III Международный конкурс
научно-исследовательских и творческих работ учащихся
«СТАРТ В НАУКЕ»
 
     

ИЗУЧЕНИЕ СВОЙСТВ МАГНИТНОГО ПОЛЯ И ЕГО ВЛИЯНИЕ НА РАСТЕНИЯ
Капран Д.А.
Автор работы награжден дипломом победителя второй степени
Диплом школьника      Диплом руководителя
Текст научной работы размещён без изображений и формул.
Полная версия научной работы доступна в формате PDF


Введение.

Согласно современным представлениям, Земля образовалась примерно 4,5 млрд. лет назад, и с этого момента нашу планету окружает магнитное поле. Все, что находится на Земле, в том числе люди, животные и растения, подвергаются его воздействию. И это воздействие на живые организмы мы решили изучить. В большинстве случаев изучение влияния данного явления ведется именно по воздействию его на человека, о влиянии этого фактора на представителей других царств данных значительно меньше. Поэтому главное внимание мы решили уделить особенному влиянию этого фактора на некоторых представителей царства Растений.

Изучение проблемы, которую мы поднимаем в нашей работе, началось уже давно, еще в конце VII – начале VI вв. до н.э. милетским философом Фалесом впервые были описаны некоторые свойства электромагнитных явлений. Далее, на протяжении нескольких веков многие исследователи внесли немалый экспериментальный вклад в освещение этого вопроса. К середине XIX века были сделаны первые крупные открытия в электротехнике. Они связаны с именами датчанина Ганса Эрстеда, француза Андре Ампера, немца Георга Ома, англичанина Майкла Фарадея, наших соотечественников Бориса Якоби, Эмиля Ленца и Павла Шиллинга и многих других ученых. Но научное направление, которое исследует влияние магнитного поля на живые организмы и называется магнитная биология, появилось сравнительно недавно: в 70-х годах прошлого столетия.

Цель исследования - изучить влияние магнитного поля на некоторые растения.

Задачи исследования:

1. Изучить понятие «магнетизм», свойства магнитов, магнитное поле Земли.

2. Проанализировать в научной литературе влияние магнитного поля на растения.

3. Поставить серию экспериментов, позволяющих установить влияние магнитного поля на изучаемые организмы.

4. Сравнить полученные результаты.

Предметом исследования данной работы являются семена растений: гороха, пшеницы и ржи, высаженные в землю после предварительного проращивания, и подвергнутые воздействию магнитных полей различной мощности.

Объектом исследования является изучение свойств магнитного поля и его влияние на растения.

В ходе выполнения работы применяются следующие методы исследования: изучение научной литературы, постановка эксперимента, наблюдение, математические методы подведения результатов.

В рамках работы будет осуществляться проверка следующей гипотезы: если поместить растения в магнитное поле большой мощности, это отразится на скорости их роста и изменит их свойства.

Работа состоит из введения, двух глав, заключения и списка используемой литературы.

Глава I.Магнитное поле и его влияние на растительный мир

1.1. Понятие о магнетизме, свойства магнитов, магнитное поле Земли.

Магнетизм связан с тем, как располагаются атомы в материале. Каждый атом это крошечный магнит. Если все они выстроятся правильно, то их магнитные поля сложатся в большое магнитное поле и получится привычный нам магнит. К магнитам применимо правило «противоположности притягиваются». Если попытаться соединить одинаковые полюсы двух магнитов, то они оттолкнутся под воздействием магнитного поля. Магнитное поле представляет собой особый вид материи, посредством которого осуществляется взаимодействие между движущимися электрически заряженными частицами (электронами, протонами и т. д.). Магнитное поле существует вокруг проводников с током, живых организмов, а также вокруг Земли. Земля это гигантский магнит, у неё есть северный и южный магнитные полюсы, а также магнитное поле, которое охватывает всю поверхность и даже ближний космос. Магнитное поле Земли уменьшает влияние на всё живое губительных космических лучей. Явление магнетизма известно людям очень давно. Свое название оно получило от города Магнетии в Малой Азии. Известны случаи, когда большие запасы магнитного железняка, лежащие глубоко в недрах земли, давали о себе знать на поверхности. Еще в древности жители деревень расположенных у подножия горы на территории Южного Урала в Челябинской области заметили, что на горе почти не живут звери, а птицы стараются облетать ее стороной. Это сейчас мы понимаем, что животные очень восприимчивы к магнитному излучению и не очень его любят, а в то время люди, видя столь необычное поведение зверей, пугались и начинали тоже сторониться горы. Прошло много лет, ученые изобрели компасы - и сразу же выяснилось, что при приближении к горе стрелка компаса начинает без видимых причин отклоняться. Тогда-то гора и получила свое современное название - Магнитная.

Итак, магнетизм – это сила, которая действует на расстоянии и вызывается магнитными полями.

К основным свойствам магнитов относятся следующие: 1) каждый магнит создает вокруг себя магнитное поле, 2) каждый магнит имеет один северный и один южный полюс, 3) противоположные полюсы магнитов притягиваются, а одноименные отталкиваются.

Магнитное поле Земли – (также известное как геомагнитное поле) это силовое поле, образующееся от внутреннего ядра Земли и охватывающее всю её поверхность и даже ближний космос. Возьмем данные определения за основу в нашей работе.

1.2.Влияние магнитного поля на растения.

В наше время, в век новейших технологий, известны многие интересные факты о влиянии магнитных полей на некоторые живые организмы. Нами была найдена информация о том, что на растения магнитное поле Земли влияет положительно (5), более того, изолирование растения от магнитного поля с помощью клетки Фарадея ведет к ухудшению роста и развития растений.

Рассмотрим некоторые факты влияния магнитного поля на различные функции растений в зависимости от их ориентации в магнитном поле. Канадские ученые проводили эксперименты с семенами кукурузы и пшеницы. Семена смачивались и укладывались проростками вдоль линий геомагнитного поля. Те семена, которые были ориентированы к югу, взошли раньше других, их корни и стебли росли быстрее. В то же время, если пшеницу посеять рядами с запада на восток, то она дает лучший урожай, чем посеянная рядами с севера на юг (т. е. по магнитному меридиану). Если зародыш семени растения направлен в сторону южного геомагнитного полюса, то корни выросшего из него растения ориентируются определенным образом. Очень сильные магнитные поля вызывали у растений подавление роста корней, уменьшение фотосинтеза и другие неблагоприятные эффекты (4). Другие ученые склоняются к позитивным характеристикам при использовании умеренного магнитного поля для выращивания растений, так как улучшается их рост и развитие. Если же защитить растения от магнитного поля Земли, то это существенно скажется на их росте. У одних растений (огурцы, редис) рост ускоряется, а у других (ячмень, кукуруза) рост тормозится. Если прорастающие семена хвойных пород заэкранировать от магнитного поля Земли, то удлинится период их пребывания в состоянии покоя, уменьшается всхожесть семян. У растений, которые длительное время находились в среде без магнитного поля, отмечаются многие нарушения. Например, ячмень медленнее всходит по сравнению с такими же проростками, находящимися в геомагнитном поле. Было показано, что в магнитном поле Земли ориентируются даже водоросли (3). Мы предполагаем, что приспособленность растений к влиянию геомагнитного поля передается веками из поколения в поколение. Поэтому помещение растений в непривычную среду, с точки зрения силы магнитного поля, должно, по нашему предположению, изменить рост растений и их развитие.

Выводы по 1 главе. Мы рассмотрели только незначительную часть фактов о влиянии магнитного поля на растительный мир. Но из них четко следует, что такое влияние несомненно, и во многом является решающим.

Глава II. Экспериментальное изучение свойств магнитного поля и его влияние на растения

2.1.Эксперимент и его описание.

При проведении работы использовались следующие методы исследования: изучение литературы, эксперимент, наблюдение с использованием фото- и видеофиксации, математические методы подведения результатов. Экспериментальная работа проводилась нами с 20 октября 2016 г. по 20 ноября 2016 г. В качестве актуального примера магнитного поля мы взяли естественное магнитное поле Земли, а также ферромагнетик, помещенный рядом с экспериментальными образцами.

Цель эксперимента – осуществить проверку гипотезы: если поместить растения в магнитное поле большой мощности, то это отразится на скорости их роста и изменит их свойства. Экспериментальная работы была разделена на несколько этапов, каждый из которых фиксировался на фото- или видеокамеру.

1 этап – изучение доступной в библиотеках и сети Интернет литературы. 2 этап – изучение свойств магнитов, природы магнетизма. Поставлен опыт с «магнитной пушкой», который подтверждает наличие магнитного поля, обладающего определенной силой. 3 этап – подготовка материала к проведению опытов. Были закуплены семена растений : пшеница и рожь (семейство Злаки), горох (семейство Бобовые). Подготовлена почва для их выращивания. Семена замачивались по одинаковой методике для их проращивания. Проращивание семян применялось для того, чтобы исключить влияние случайного фактора неоднородной всхожести. 4 этап – пророщенные семена высажены в одинаковые условия, начато наблюдение за их ростом в условиях естественного геомагнитного поля. Произведено первое измерение длины ростков каждого вида растений. Результаты занесены в таблицу №2. 5 этап – разделение ростков на 2 группы. Каждый вид растений: рожь, пшеница и горох разделены на 2 группы. Одна группа является контрольной и продолжает развитие в условиях геомагнитного поля. Рядом с другой группой помещен мощный ферромагнетик. Наличие сильного магнитного поля ферромагнетика подтверждено компасом, стрелки которого четко реагируют на разные полюса магнита. 6 этап – наблюдение за ростом экспериментальных и контрольных растений. Производился регулярный полив растений одинаковым количеством воды для всех групп. Повторные измерения длины ростков проводились 1 раз в 7 дней. Всего произведено 3 измерения. Результаты заносились в таблицу №2. 7 этап – сравнение результатов и выводы по экспериментальной части.

Краткое описание этапов, применяемые методы исследования и фотографии в таблице №1

Этапы

Методы

исследования

Фото

1 этап

Изучение

литературы

 

2 этап

Изучение свойств магнитов, опыт с «магнитной пушкой»

 

3 этап

Наблюдение за проращиванием семян и подготовка почвы

 

4 этап

Высаживание пророщенных семян, наблюдение за их ростом

 

5 этап

Разделение ростков на 2 группы, измерение исходных параметров

 

6 этап

Наблюдение за экспериментальной и контрольной группами, измерение длины ростков

 

Таблица №2

Контрольная группа (выращенная в геомагнитном поле)

Растение

Средняя длина 1 ростка (см) (дата 07.11.16.)

Средняя длина 1 ростка (см) (дата 13.11.16. )

Средняя длина 1 ростка (см) (дата 20.11.16)

Пшеница

4

8,9

9,8

Рожь

5,6

12

12.7

Горох

3.2

5.4

6

Экспериментальная группа (выращенная вблизи ферромагнетика)

Растение

Средняя длина 1 ростка (см) (дата 07.11.16.)

Средняя длина 1 ростка (см) (дата 13.11.16. )

Средняя длина 1 ростка (см) (дата 20.11.16)

Пшеница

3,9

6,9

8,2

Рожь

5,4

8,4

10

Горох

3.2

4.1

4.1

Диаграмма

2.2. Обсуждение результатов.

Мы решили, что наиболее доступным и правильным методом, который наглядно покажет различия между экспериментальной и контрольной группами, будет сравнение средней длины ростков каждого рода растений в начале и в конце эксперимента. Все измерения проводились одинаковым инструментом, в одинаковых условиях. Результаты занесены в таблицу №2, на основании которой построена диаграмма. При анализе результатов видно, что в начале эксперимента средняя длина ростков каждого рода растений в экспериментальной и контрольной группах практически не отличалась. К примеру средняя длина ростков пшеницы в контрольной группе 4 см, в экспериментальной группе 3,9 см, средняя длина ростков гороха в обеих группах по 3,2 см. Дальнейшее наблюдение показало существенные различия в росте и развитии растений находящихся в условиях магнитных полей различной силы. Так все растения контрольных групп уже через 6 дней наблюдения отличались большим ростом и развитием, чем их экспериментальные собратья. К 13 дню эти различия стали еще более очевидными, а рост гороха в экспериментальной группе практически остановился.

Выводы по 2 главе. Из опыта над различными объектами исследования мы сделали вывод, что очень сильное магнитное поле отрицательно влияет на рост и развитие некоторых растений семейств Злаки и Бобовые. И это влияние отмечается уже в самом начале роста.

Заключение. Биологическое действие магнитных полей - одна из наиболее актуальных проблем современности. Интерес к этому влиянию диктуется самой жизнью. Мы планируем далее продолжить наше исследование, чтобы получить новые данные по интересующей нас проблеме.

Список используемой литературы.

  1. Бинги В.Н. Магнитобиология, эксперименты и модели. – М.: МИЛТА, 2000г.

  2. Дубров А.П. Геомагнитное поле и жизнь. – М. : Гидрометеоиздат, 1974г.

  3. Кузнецов, Вл. В. Физиология растений. Т.1: учебник для акад. бакалавриата. – 4-е изд. – М., 2016.

  4. Новицкий Ю.И., Новицкая Г.В., Кочешкова Т.К., Ничипоренко Г.А., Добровольский М.В. Рост пера лука в слабом постоянном магнитном поле. Физиология растений, 48, 821-828, 2001г.

  5. Новицкий Ю.И. Магнитное поле в жизни растений. Под ред. Епринцева А.Т. Воронеж: Центрально-черноземное книжное изд-во. вып 17, 8-19. 2002г.

  6. Энциклопедия для детей. Т 2. Биология. – 5-е изд., / Глав. ред. М. Аксёнова – М.: Аванта +, 2004 г.