Растение и магнит

Растение и магнит

Более 100 лет назад известный английский ученый М. Фарадей показал, что все вещества обладают магнитными свойствами, только вы­ражены они у них в разной степени.

Наиболее сильно эти свойства проявляются у железа, кобальта, никеля и некоторых спла­вов; у других же веществ они настолько слабы, что их устанавливают и измеряют лишь с по­мощью особого прибора, названного магнит­ными крутильными весами.

В том, что магнитное поле действует и на растение, довольно легко убедиться. Возьмем сухой лист барбариса и подвесим его между полюсами сильного электромагнита, ближе к одному из них. Когда мы потом включим или выключим ток, идущий через катушку электро­магнита, то увидим, как лист вздрагивает и втягивается в зазор либо, наоборот, выталки­вается из него (см. рис.).

Если какие-либо вещества притягиваются к области наиболее сильного магнитного поля, они называются парамагнитными; если выталкиваются, они называются диа­магнитными.

Оказалось, что магнитные свойства расти­тельного объекта во многом зависят от того, сколько в нем содержится воды. Сухое яблоко, например, всегда диамагнитно, а сырое — может быть как диамагнитным, так и пара­магнитным.

Магнитное поле бывает однородным и неод­нородным. В первом случае напряженность не меняется в пределах изучаемого объема поля, а во втором — в разных точках этого поля она различна. В неоднородном поле пара­магнитные вещества притягиваются в точку наибольшей напряженности поля, а диамагнитные — отталкиваются. Эта реакция веществ на неоднородное магнитное поле — реакция магнито-механическая. Английские ученые изучали такую реакцию в кончиках корней проростков кресс-салата, помещенных в сильное неоднород­ное магнитное поле. Под микроскопом они уви­дели, как зерна крахмала, которые имеются в клетке, под действием магнитного поля смеща­лись в протоплазме клетки в области наимень­шей неравномерности и напряженности поля. Под действием раздражения, вызванного их давлением, эта часть клетки замедляла свой рост. Больше того, кончик корня, как бы ста­раясь уйти из магнитного поля, начал изги­баться в том же направлении.

Описанную нами реакцию на неоднородное магнитное поле ученые назвали магнитотропической, а самое явление — магнитотропизмом.

Ну, а что происходит, если магнитное поле однородно в границах исследуемого объекта? Этим вопросом заинтересовались русские уче­ные. Они показали, что постоянное магнитное поле действует на биотоки и биохимические реакции в клетке.

Многостороннее действие магнитного поля на растительную клетку выражается в том, что при различной ориентации клетки в магнит­ном поле в ней по-разному изменяется скорость движения протоплазмы и находящих­ся в ней частиц и органелл клетки. (Органеллы — части клетки, выполняющие различные жизненные функции.) Теоретически подсчитано, что в 75 случаях магнитное поле должно тормо­зить движение протоплазмы; практически уче­ные установили, что оно тормозится в 79 случаях.

Особенно чувствительна клетка к действию магнитного поля во время деления и роста. Поэтому самыми восприимчивыми к магнитному полю оказываются молодые, интенсивно расту­щие части растений — кончик корня и первый лист злаков, так называемый колеоптиле.

Наиболее хорошо изучено сейчас действие постоянного магнитного поля на рост корневой системы у растений. Известно, что кончик корня многих растений, например гороха, при росте совершает небольшие колебательные движения относительно своей оси. Как пока­зывают опыты, в сильном магнитном поле (в 10 тыс. эрстед¹) эти движения в значительной мере расстраиваются: появляются вращательные движения, возрастают углы отклонения кончи­ка корня от оси. На протяжении длительного времени ученые в своих опытах наблюдали, как рост корешка в таком поле замедлялся и в дли­ну, и в толщину. Большие магнитные поля ока­зывали воздействие также и на дыхание рас­тений, например: проростки гороха, помещен­ные в магнитное поле 10 тыс. эрстед, снижа­ли выделение углекислоты почти на 25%.

Но все же неправильно думать, что только сильное магнитное поле оказывает заметное действие на растение. Часто все происходит совсем наоборот. Например, наблюдая с помо­щью горизонтального микроскопа ² за корнем проростка пшеницы при напряженности маг­нитного поля в 60 и в 1600 эрстед, можно ви­деть, что в первом случае действие поля сти­мулирует рост корня, а во втором — не влия­ет на него совсем. Вполне естественно воз­никает вопрос: каков же нижний предел напря­женности магнитного поля, способный вызвать реакцию со стороны растения?

Долгое время в науке имелось предполо­жение, что земное магнитное поле небезраз­лично для роста растений. И вот совсем недавно, в 1960 г., советские физиологи расте­ний А. В. Крылов и Г. А. Тараканова сумели показать, как прорастающие семена кукурузы и пшеницы определенных сортов реагируют на ориентировку относительно полюсов магнитно­го поля Земли. Так, ими было установлено, что обращенное при посадке зародышем к южному магнитному полюсу Земли семя прорастает быстрее. Корневая система такого проростка развивается значительно интенсивнее, чем у семени, которое при посадке было обращено к северному магнитному полюсу Земли. Та­ким образом, можно считать доказанным, что растение не только реагирует на магнитное поле Земли, напряженность которого в наших широтах 0,5 эрстеда, но и различает направление силовых линий земного магнитного поля.

Канадские ученые установили, что взрослые растения пшеницы сорта Харьков свою корне­вую систему располагают в почве по линии север — юг. По данным других авторов, корни сахарной свеклы некоторых сортов располагаются по линии запад — восток. Это означает, что расте­ния по-разному реагируют на земное магнитное поле и что характер подобной реакции является генетическим признаком. Сейчас еще рано гово­рить, чем объясняется такая реакция и каково ее значение для растительного мира. Ученые только начали работать в этом направлении. В некоторых случаях реакцию выбора опре­деленного направления или преимуществен­ный рост в сторону какого-нибудь одного полю­са наблюдали также и в искусственном маг­нитном поле. В 1958 г. были опубликованы результаты работы ученых, которые наблюдали за ростом корня бобов в магнитном поле. Если кон­чик корешка этого растения направлялся в сто­рону северного конца магнитного поля, то на его рост поле не оказывало никакого влияния. Наоборот, ориентировка верхушки корня к юж­ному магнитному полюсу тормозила рост корня.

Эти наблюдения лишний раз подтвердили всю важность дальнейшего изучения реакции растений на полюса магнита, которая, по-ви­димому, у разных растений различна.

Для чего же нужно изучать действие маг­нитного поля на растения?

Магнитное поле — один из постоянно при­сутствующих факторов внешней среды. Однако можно с уверенностью сказать, что это и один из наименее изученных факторов в смысле влияния его на растения, животных и человека. Когда при дальнейшем освоении космиче­ского пространства и развитии техники жизнь человека будет в какой-то промежуток вре­мени проходить в магнитных полях в тысячи раз сильнее земного, он уже должен знать, как действует поле на биологические объекты, в том числе и на растения (см. ст. «Космическая биология»).

Но и «маленькое», земное магнит­ное поле может представить для него практи­ческий интерес в области сельскохозяйственного производства. Если окажется, что расположе­ние корневых систем некоторых сельскохозяй­ственных растений в значительной мере оп­ределяется магнитным полем Земли, то, види­мо, придется считаться с этим фактором как при внесении удобрений, так и при выведении новых сортов.

¹ Эрстед — единица напряженности магнитного поля. Один эрстед — это такая напряженность поля, которая примерно в 2 раза сильнее напряженности земного магнитного поля в районе Москвы.

² Микроскоп называется горизонтальным, потому что его тубус и вся увеличительная система располо­жены в горизонтальной плоскости. Он применяется для изучения, скорости роста кончиков стеблей или корней.