Проекты

Магнитное поле как фактор управления морфологией растений

Работа победителей открытой городской научно-практической конференции «Старт в медицину» в секции «Биофизика»

Направление работы: Магнитобиология
Авторы работы: ГБОУ Школа № 1534 «Академическая»
Предметы: Физика, Биология, Информатика
Классы: 9 класс
Мероприятия: Открытая городская научно-практическая конференция «Старт в медицину» 2020 года

Актуальность

Электромагнитные поля (ЭМП) окружают нас повсюду, оставаясь при этом невидимыми человеческому глазу. Помимо ЭМП, возникающих за счёт природных источников, есть и те, которые создаются антропогенными источниками, например, линии электропередач, электронная техника и др. Электромагнитные поля широко применяются в медицине и дают положительные результаты.

Цель

Провести исследование влияния различных магнитных полей на растения для выявления морфологических и других изменений в процессе роста.

Задачи

1. Разработать способ обеспечения воздействия магнитных полей различной интенсивности на процессы роста и формирования растений.

2. Измерить величины, характеризирующие магнитные поля, воздействующие на растения.

Оснащение и оборудование, использованное в работе

• 4 гидропонные установки

• 4 кольцевых неодимовых магнита с диаметром 20 мм и диаметром внутренней части 16 мм, высотой 1,25 мм, магнитной индукцией 1,6 мТл

• 4 цилиндрических неодимовых магнита высотой 30 мм и диаметром 49 мм

• Датчик магнитного поля

• Пружина жёсткостью 130 Н/м

• Шаговый двигатель 28BYJ-48 с драйвером на микросхеме ULN2003

• Школьный ноутбук IRU Intro School 108

• Микроскоп

Описание

Исследование влияния постоянного и переменного магнитного полей на морфологию организма представляло собой эксперимент с изучением изменения свойств клеток в корнях и других частях растения. Для создания искусственного постоянного и переменного магнитных полей использовались неодимовые магниты с разной магнитной индукцией. Значения были выбраны по аналогии с условиями предварительно проведённых экспериментов.

Для эксперимента использовали пшеницу и рожь. Были созданы четыре группы растений: 1-я группа – контрольная, которая находилась в обычных условиях, 2-я группа находилась под влиянием сильного постоянного магнитного поля, 3-я группа – под влиянием слабого магнитного поля, 4-я группа – под действием различных по интенсивности переменных магнитных полей. Изучали усваивание минеральных веществ из водных растворов, анализировали растения каждого вида. Каждое растение опрыскали гетероауксином. В каждой гидропонной установке 4 стакана (2 – с семенами пшеницы и 2 – с семенами ржи) разместили на расстоянии друг от друга. Влияние таких внешних факторов, как свет, температура и количество минеральных веществ в растворе было одинаковое.

2-я группа. Использовали три сильных магнита, которые были расположены сбоку (один с одной стороны и два – с другой) под растениями. Это сделано в связи с тем, что если использовать лишь один магнит, то для растений с краю исследуемой зоны сила магнитного поля будет недостаточной. Провели замеры значений магнитной индукции для каждого стакана с растениями. После того как растение преодолевало границу действия магнитного поля, к стеблю и листьям были присоединены магниты с более сильной магнитной индукцией.

 

 

 

3-я группа. Воздействие постоянного слабого магнитного поля.

Над растениями был закреплён кольцевой магнит (1,6 мТл). Когда кольцевой магнит перестал оказывать влияние на растения, к стеблям рядом с листьями были прикреплены постоянные магниты.

 

 

 

4-я группа. Для создания переменного магнитного поля использовали один сильный магнит и шаговый двигатель. Магнит опускали через отверстие в сосуд с раствором минеральных веществ. С помощью шагового двигателя магнит поднимался на определённую высоту, а потом он под силой собственного веса опускался вниз. На платформе Arduino была написана программа для шагового двигателя, который поднимал магнит. К магниту шла нить, проходящая через полость пружины, один конец которой был закреплён на магните. Двигатель тянул эту нить, в то время как конец пружины был прикреплён к неподвижному объекту. Таким образом, двигатель затрачивал меньше усилий для поднятия магнита. Подсчитали, какая нужна пружина по жёсткости, чтобы магнит опускался на 3 см. Масса пружины равна 0,404 кг, L=0,03 м, k=mg/L, k=130 н/м. Для того чтобы убрать колебания воды, вызываемые движением магнита, он был отгорожен от неё и не вступал в контакт с водой, но при этом находился в сосуде. Период колебаний составил 9 с, скорость магнита – 1,2 см/c.

 

Результаты

1. Были измерены длина и ширина стебля растений, под микроскопом рассмотрели срезы стеблей и листьев.

2. Для ржи наиболее благоприятным оказалось воздействие сильного магнитного поля и переменного магнитного поля. Скорее всего, это может быть обусловлено ускорением переноса питательных веществ в цитоплазме.

3. Пшеница проросла лучше без влияния магнитного поля, которое, видимо, оказывало ингибирующее влияние на этот вид растения.

Выводы

Проведённые исследования не являются целостными, поскольку посвящены влиянию магнитного поля с определёнными параметрами на отдельные признаки различных биообъектов. Полученные результаты позволяют предположить возможность влияния ЭМП на морфологию организма.

Перспективы использования результатов работы

Данные, полученные в исследовании, могут быть использованы в работах по магнитобиологии.

Награды/достижения

1. Открытая городская научно-практическая конференция «Курчатовский проект – от знаний к практике, от практики к результату», 2019 – призёр.

2. Открытая городская научно-практическая конференция «Старт в медицину», 2019 – призёр.

Мнение автора

«Безусловно, рады были принять участие в конференции «Старт в медицину» и проекте «Медицинский класс в московской школе». Хочется пожелать будущим участникам не бояться получившихся результатов, если они не совпали с предыдущими работами. Любые результаты всегда являются уникальными для будущих исследований»