Введение к работе
Актуальность темы. Космические электромагнитные излучения и озон наиболее стабильные экологические факторы, к которым адаптировались биологические системы на Земле (Presman A. S., 1970; Шноль С. Э., 1979; Чурмасов А. В., Орлов Б. Н., 1999 и др.). Однако, механизмы и биологическая роль этих факторов остается далеко неясной. Эффективность того или иного воздействия зависит от дозы, физиологического состояния организма, погодных условий, сезона года и др. (Сытник К. М. и др., 1984; Елисеев И. П., 1985; Владимирский Б. М. и др., 1995; Алехина С. П., Щербатюк Т. Г., 2003 и др.).
Попадая в организм, молекулы озона взаимодействуют с его структурами и образуют множество первичных и вторичных продуктов вовлекая в отклик на озоновое воздействие весь организм. Действие озона может быть как подавляющим, так и стимулирующим в зависимости от полученной дозы и состояния организма. При больших дозах, когда организм не справляется с количеством полученных повреждений, возможна даже его гибель (Koch J. R. et al., 2000; Mulpuri R. V., Keith D. R., 2001; Thomas F. M. et al., 2002), а при оптимальном уровне воздействия возможен стимулирующий эффект, так как функционирование действующих (включенных) защитных систем не только может компенсировать возникшие повреждения, но и повышать общий уровень обменных процессов в организме (Конторщикова К. Н. и др., 1995; Колесова О. Е. и др., 1992).
Среди всего спектра электромагнитных излучений (ЭМИ) радиоволнового диапазона выраженным биологическим действием обладают СВЧ и КВЧ поля. Механизмы воздействия этих факторов на организм и характер протекания физиологических процессов под их воздействием неоднозначны и до конца не изучены. Показано, что СВЧ облучение низкой интенсивности может оказывать как стимулирующее, так и угнетающее влияние (Исмаилов Э. Ш., 1987). Выявленная закономерность влияния СВЧ излучений сверхслабой интенсивности (10-8 10-15 Вт) на цирканнуальные ритмы живых организмов (Б. . Орлов, Д. С. Борисов, 2003) дает возможность управлять биоритмами, что открывает интересные перспективы по использованию СВЧ излучений в различных областях народного хозяйства.
Цель и задачи исследования. Выяснение эколого-физиологических особенностей и некоторых механизмов действия озона и информационного ЭМИ СВЧ и КВЧ диапазона на модельные биообъекты.
Для достижения указанной цели решались задачи:
1. Определить эффективность озона, низкоинтенсивных СВЧ и КВЧ излучений как регуляторов ростовых процессов у растений.
2. Выявить роль семенных оболочек в процессах озонирования.
3. Исследовать влияние озонированной воды на показатели прорастания семян.
4. Изучить влияние СВЧ и КВЧ излучений сверхмалой интенсивности на поведенческие реакции модельных биосистем (личинок хирономид Chironomus plumosus, дафний Daphnia и аквариумных рыбок «Гуппи» Poecilia reticulate).
5. Изучить влияние СВЧ излучения сверхнизких интенсивностей на цирканнуальные ритмы одиночных насекомых (Calliphora vicina R.-D., Oxyna parietina) и пчел (Apis mellifera carnica).
Научная новизна. Впервые выявлено стимулирующее и подавляющее действие озона на ростовые процессы семян в зависимости от их видовой принадлежности, физиологического состояния, условий и способов озонирования. Выявлены некоторые механизмы проникновения озона через семенные оболочки и показаны особенности и перспективы применения озонированной воды. Разработана интегральная схема реакции организма растений на воздействие озона.
Впервые проведено комплексное исследование воздействия СВЧ и КВЧ излучений сверхслабой интенсивности на различные модельные биообъекты и установлены общие закономерности реагирования организмов разной морфофизиологической организации.
Теоретическая и практическая значимость исследований. Полученные результаты по озонированию, КВЧ и СВЧ воздействию на живые организмы могут быть использованы для регулирования всхожести и интенсивности ростовых процессов многих сельскохозяйственных культур, а также для повышения продуктивности пчел и борьбы с их вредителями.
Полученные материалы можно также рекомендовать для включения в программы соответствующих курсов физиологии животных и растений, биофизики и специальных курсов при подготовке специалистов биологического и ветеринарного профилей.
На защиту выносятся следующие основные положения:
1. Эффективность регуляторного действия озона, СВЧ и КВЧ излучений нетепловой интенсивности на ростовые процессы сельскохозяйственных культур.
2. Роль семенных оболочек в процессах озонирования растений.
3. Роль озонированной воды в развитии ростовых процессов.
4. Влияние электромагнитных излучений сверхнизкой интенсивности КВЧ и СВЧ диапазонов, а также комбинированного действия СВЧ излучения и озона на модельные биообъекты.
5. Влияние СВЧ излучения сверхнизкой интенсивности на цирканнуальные ритмы одиночных насекомых (Calliphora vicina R.-D., Oxyna parietina) и пчел (Apis mellifera carnica).
Апробация работы. Основные положения диссертации доложены и обсуждены на региональной конференции «Механизмы процессов сельскохозяйственного производства в условиях его структурной перестройки» (Н. Новгород, НГСХА, 1996 г.), на XVII Мичуринских Чтениях (29-30 октября 1996 г., г. Мичуринск Тамбовской обл.), научной конференции «Системы земледелия нечерноземной зоны Российской Федерации и пути их совершенствования» (Н. Новгород, НГСХА, 1997 г.), юбилейной конференции «80 лет - селекционеру-генетику академику И. П. Елисееву» (Н. Новгород, НГСХА, июнь 1998 г.), на Всероссийской научно-практической конференции «Озон в биологии и медицине» (Н. Новгород, НГСХА, 21-23 мая 2003 г.).
Экспериментальные разработки прошли практическую апробацию на Линдовской птицефабрике (г. Линда Нижегородской обл.).
Полученные результаты по теме диссертации легли в основу спецкурсов для студентов факультета агрохимии и агроэкологии, зооинженерного и ветеринарного факультетов НГСХА.
Публикации. Основное содержание диссертации отражено в 14 печатных работах, в том числе две статьи опубликованы в изданиях, рекомендованных ВАК Министерства образования и науки РФ. Получены четыре патента на полезную модель и изобретения.
Структура и объем диссертации. Диссертация изложена на 150 страницах компьютерного текста и состоит из введения, обзора литературы, характеристики материалов и методов исследования, результатов собственных исследований и их обсуждения, практических рекомендаций и выводов. Список цитируемой литературы включает 274 источника (171 отечественных и 103 зарубежных). Работа иллюстрирована 32 рисунками и содержит 26 таблиц.
