Электромагнитное окружение Земли помогает растениям адаптироваться к стрессу
Ученые подведомственного Минобрнауки России Института прикладной физики РАН (ИПФ РАН) выяснили, что электромагнитное поле Земли «помогает» росткам пшеницы адаптироваться к изменяющимся климатическим условиям нашей планеты. Исследователи предполагают, что это способствует развитию у растений так называемого «защитного» эффекта — при изменении интенсивности магнитного поля у них увеличивается выживаемость в стрессовых условиях.
Электромагнитное окружение возникло значительно раньше жизни на Земле, и все живые организмы, включая растения, формировались в этих условиях. В растениях как биологических объектах происходит большое количество биофизических и биохимических процессов. Фотосинтез, один из ключевых биологических процессов, — основной источник энергии и кислорода на планете. В условиях изменяющегося климата и электромагнитного окружения Земли ученым необходимо достоверно понимать, что может произойти с растениями в будущем. Что если ответственные за поддержание биобаланса процессы, например, глобальное потепление, в стрессовых условиях изменятся непредсказуемым образом, а фотосинтез кардинально перестроится или вообще остановится?
В последнее время ученые получили ряд доказательств, что значительное влияние на живые организмы оказывают электромагнитные поля шумановского диапазона длин волн. Такие электромагнитные волны образуются между поверхностью Земли и ионосферой в области низких и сверхнизких частот (7,83 Гц, 14,3 Гц, 20,8 Гц — 1, 2 и 3 резонансные частоты).
Естественные электромагнитные поля характеризуются малой интенсивностью (уровнем воздействия), но при этом сопровождают живые организмы на протяжении всего процесса их роста и развития. Мировые исследования в этой области носят фрагментарный характер и не позволяют оценить влияние полей слабой интенсивности на функционирование живых организмов.
В рамках проекта научные сотрудники ИПФ РАН провели эксперименты по изучению влияния магнитного поля на вызванные светом реакции у растений пшеницы. Оценивались параметры фотосинтетических и регулирующих их электрических реакций. Выяснилось, что магнитные поля не оказывают эффекта на абсолютный уровень фотосинтеза, но при этом значительно влияют на переходные процессы: в ответ на включение света возрастает скорость фотосинтетических, и увеличивается амплитуда электрических реакций.
«В рамках реализации основного этапа проекта было продемонстрировано, что магнитные поля на частотах шумановского резонанса оказывают воздействие на живые организмы. Магнитное поле способствует более эффективной подстройке физиологических процессов растений и их адаптации к изменяющимся условиям, в том числе к стрессовым. В частности, может проявляться «защитный» эффект, то есть повышение выживаемости растений в стрессовых условиях при изменении интенсивности магнитных полей. Подобный эффект «закалки» проростков растений магнитным полем для повышения сопротивляемости неблагоприятным условиям роста представляется весьма перспективным с точки зрения развития сельского хозяйства и смежных областей. Исследования проводились при интенсивностях, превышающих естественный фон. Есть предположение, что магнитные поля Земли в начале формирования биосферы были намного больше из-за повышенной интенсивности молниевой активности», — комментирует заведующий лабораторией электромагнитного окружения Земли ИПФ РАН Николай Ильин.
В конце 2021 года проект был продлен еще на два года. Ученые планируют экспериментально подтвердить наличие «защитного» эффекта, а также определить наиболее чувствительные функциональные элементы растения, за счет которых оно воспринимает магнитные поля.
Научная статья опубликована в журнале Plant Signaling & Behavior.
Влияние электромагнитных полей естественного происхождения на жизнедеятельность организмов, в частности, на фотосинтез высших растений, изучается в лаборатории электромагнитного окружения Земли ИПФ РАН. Лаборатория создана по программе «мегагрантов», реализуемой Минобрнауки России в рамках национального проекта «Наука и университеты».
Фотография с эксперимента, который проходил в рамках этого исследования в ННГУ им. Н.И. Лобачевского.
