CC BY
43
чины подачи на один зуб. Рассматривая образцы, отпиленные в их присутствии на разных скоростях резания, они не могли выявить различия между ними.
Помню, Г еоргий Григорьевич Титков, держа их в руках, сказал: «Глазами вижу результаты распиловки, а головой не пойму, чем можно объяснить отсутствие влияния скорости резания на качество?».
Это мы поняли позже, и соответствующий анализ этого неожиданно выявленного явления будет дан в специальной статье. Ясно было, что выполненная работа оградила многие предприятия от напрасных затрат.
В 1956 году по результатам прошедшей конференции вышел сборник «Новое в технике эксплуатации дереворежущего инструмента», где описаны основные положения методики выполненной работы, экспериментальная установка и полученные результаты.
Несколько позже изучением влияния скорости резания на силовые, качественные показатели и затупление зубьев занимались в 50-е годы С.М. Тимонен (Львовский ЛТИ), проф. А.З. Грубе (ЛТА); в 1966 году -
З.Д. Читидзе (МЛТИ), в 1969 году -Б.Б. Миндели (МЛТИ), в 1971 году -В.Е. Шуин (АЛТИ), в 1980 году - В.И. Санев (ЛТА). У многих исследователей для проведения экспериментов были созданы специальные экспериментальные установки, оснащенные современными измерительными приборами. Результаты их опытов полностью подтвердили наши выводы, полученные в 1952-1954 годах.
Изложенные факты свидетельствуют о силе объективных, достоверных результа-
тов опытов и наблюдений, о благотворном влиянии деловой товарищеской обстановки в творческих коллективах лабораторий и подразделений.
Острую, принципиальную, деловую, иногда обидную, критику мы не отвергали, на нее не обижались, а старались в нее вникнуть, липший раз совместно с оппонентами, проверить полученные результаты, убедиться в их объективности, достоверности и надежности.
Описанные события и эпизоды 50-х годов, которые стали историей, свидетельствуют о силе тщательно отработанных методических документов, позволяющих получать объективные, надежные, правдивые и достоверные результаты.
Много раз я бывал на различных западных фирмах, имел возможность видеть, как они, за счет объективной оценки качественных показателей представленной продукции разных производителей, ищут эффективные пути для деловой победы в конкурентной борьбе и часто умело достигают желаемого успеха без газетной шумихи.
К великому сожалению, многие наши НИИ, лаборатории, предприятия и фирмы правильность своих решений и их преимуществ стремятся доказать бумажными актами различных комиссий, заключениями от авторитетных специалистов, а не проведением совместных проверок и поисками достоверных, эффективных решений.
Применение таких методов работы очень вредят техническому прогрессу и успешному развитию производства.
ВЛИЯНИЕ КОРОТКОГО ФОТОПЕРИОДА, СООТВЕТСТВУЮЩЕГО ОКОЛОЗЕМНОЙ ОРБИТЕ,НА РОСТ И РАЗВИТИЕ РАСТЕНИЙ
В.П. ДАДЫКИН, профессор ЦНИИМАШа, д.т.н.,
А.Д. ПОТАПОВА, доцент МГУЛа, к.б.н.
Прошло более четверти века с момента проведения этого эксперимента, но его результаты о положительном влиянии космического фотопериода на растения могут, вероятно, и сейчас привлекать ученых.
Действительно, обнаруженный нами в 1971 году эффект околоземного фотопериода является научным результатом, ранее не отмечавшимся в литературе.
В 1965-1969 годах мы с профессором
В.П. Дадыкиным, который работал в институте медико-биологических проблем (ИМБП), а я - у С.П. Королева, а затем в ЦНИИМАШе, проводили совместные опыты. Полученные данные свидетельствовали о возможном выращивании растений в замкнутом объеме, приближенном к внеземным условиям.
Поступив на работу в Московский лесотехнический институт в 1971 году, мы , увлеченные космосом, продолжали эту тематику. Была поставлена серия экспериментов по влиянию необычного, околоземного периода на продуктивность растительного организма.
Работа проводилась в оранжерее института, которая была любезно предоставлена нам заведующей кафедрой озеленения доцентом Т.А. Соколовой. Посадку и уход за растениями помогала осуществлять агроном Л. Шатило.
Установка по созданию околоземного фотопериода была разработана аспирантом кафедры приборостроения В. Киприным.
Математическую и статистическую обработку материалов провел доктор технических наук ЦНИИМАШа профессор А.В. Потапов, который показал неслучайность положительного эффекта.
Результаты этого эксперимента были включены в научный отчет за 1971 год.
Надеюсь, что эта, первая, попытка приблизиться к космическим условиям и использовать один из мощнейших энергетических процессов Земли - процесс фотосинтеза для обеспечения человека кислородом, водой и витаминизированной пищей в пилотируемых полетах - была интересна и, на мой взгляд, важна.
Кандидат технических наук старший научный сотрудник по космической биологии, доцент Московского государственного университета леса
А.Д. Потапова.
Введение
Успешное освоение космического пространства ставит научно-технические задачи по созданию системы жизнеобеспече-
ния для длительного пребывания человека в летательных аппаратах.
При этом, одной из важнейших проблем является питание космонавтов. Полноценное питание при длительном полете, в частности, может быть обеспечено выращиванием пищевых культур в космической оранжерее.
Оранжерея на околоземной орбитальной станции при естественном освещении будет подвержена необычному для земных условий фотопериоду, то есть короткому циклу смены дня и ночи. Вспомним, что космонавт Герман Титов, который провел в космосе одни земные сутки, пережил за это время 17 космических зорь. Ориентировочно продолжительность одного цикла на околоземной орбите будет равна 90 минутам, в том числе: 60 минут - светлого периода и 30 минут - темноты. Использование естественного освещения в космической оранжерее на околоземной орбитальной станции сильно облегчит задачу энергообеспечения всего объекта.
Имеющиеся в литературе данные по влиянию различного фотопериода не освещают вопроса о воздействии на растения такого фотопериода, который бы соответствовал околоземной орбитальной станции.
Известно, что вся земная растительность в ходе эволюции выработала приспособленность к фотопериодическим циклам, свойственным земным условиям. Растения южного происхождения нуждаются в относительно коротком дне и длинной ночи. Растения северных широт выработали приспособленность к длинному дню и короткой ночи. И те и другие растения «привыкли» к околоциркадному ритму смены светлого и темного периодов.
На околоземной орбите при использовании естественного освещения растения попадают в совершенно иные фотопериоди-ческие условия, и их реакция на эти условия неизвестна.
Исходя из вышеуказанного, кафедра ботаники и физиологии растений, совместно с кафедрой озеленения городов, в 1971 году осуществила последовательно три серии опытов по определению влияния на растения
фотопериода, свойственного условиям на околоземной орбитальной станции.
Результаты этих экспериментов оказались неожиданными.
Обнаруженный эффект от короткого фотопериода, свойственного условиям околоземной орбиты, является научным результатом, ранее не отмечавшимся в литературе.
1. Цели исследования
В задачу предпринятого исследования входило:
- выяснение нормального роста и развития растений при полуторачасовом цикле смены светлого и темного периодов;
- получить хотя бы удовлетворительный урожай растений, выращиваемых в этих условиях.
В качестве опытных объектов были взяты растения капусты хибинской и редиса сорта «Розовый с белым кончиком». Первый вид является типичным представителем длиннодневных растений, второй - короткодневным растением.
Схема опыта предусматривала выращивание обоих видов в двух вариантах фотопериода:
1) 16 часов - свет; 8 часов - темнота (контроль);
2) 60 минут - свет; 30 минут - темнота (опыт).
Общее количество энергии, падающей на растения в контроле и опыте в течение суток, было одинаково. Опыты были осуществлены в специально изготовленных установках, которые были смонтированы в теплице кафедры озеленения городов МЛТИ.
2. Экспериментальная установка
Эксперименты проводились в двух фанерных камерах размером 153 х 58 см в плане и 60 см высотой каждая. В верхней крышке смонтированы люминесцентные лампы ДС-80, по шесть штук в каждой камере.
Включение и выключение света осуществлялось автоматически с помощью командного электропневматического прибора КЭП-12У в соответствии со схемой опыта. В одной камере поддерживался фотопериод
контроля: 16 часов - свет и 8 часов - темнота; в другой - режим, имитирующий фотопериод на околоземной орбите (60 минут -свет и 30 минут - темнота).
Во избежание перегрева воздуха в объеме камер в верхней части передней торцевой стенки каждой камеры был вмонтирован вентилятор, который включался и выключался автоматически, синхронно с включением света.
Изготовление камер, монтаж ламп и вентиляторов, а также автоматика проводились аспирантом кафедры электроприборостроения В.И. Киприным. Он же наблюдал за исправной работой всей электрической части установок во время проведения вегетационных опытов.
Опытные растения высевались в рассадные деревянные ящики размером 50 х 26 см и 5 см высотой. Ящики наполнялись парниковой землей. В каждую камеру помещалось по 5 ящиков. В каждой серии опытов по два ящика были с растениями капусты хибинской и по три с редисом.
Одна из боковых стенок камер откидывалась, что позволяло вынимать и вставлять ящики в камеры, производить полив растений, уход и наблюдения.
Посев семян производился рядовым способом вручную. Капуста хибинская высевалась в рядки с междурядьями 10 см, а в рядках - на расстоянии 5 см. Редис - междурядья 4 см, а в рядках расстояние между растениями 4 см. В гнездо высевалось по 2 шт. семян. После появления всходов было проведено прореживание.
Световой режим согласно схеме опыта был введен после появления всходов.
Полив производится ежедневно по объему.
Продолжительность каждой серий опыта - 40 суток.
3. Результаты опытов
За период март - июнь 1971 года проведено последовательно три серии аналогичных опытов. В пределах каждой серии урожайность из каждого ящика подсчитывалась отдельно. Последовательные серий опытов являлись повторностями.
В марте - апреле, в связи с низкими дневными и особенно ночными температурами воздуха, температура в темный период опускалась до 7-8 °С. В марте - июне такого охлаждения не наблюдалось.
В табл. 1 приведены результаты учета сырого веса опытных растений капусты хибинской во всех трех сериях, а в табл. 2 -редиса.
Из приведенных данных отчетливо видно, что необычный для земных растений фотопериод не вызвал депрессии в росте и накоплении биомассы у обоих опытных растений. Как капуста хибинская - длиннодневное растение так и редис - короткодневное растение - образовали заметно большую биомассу при фотопериоде, далеком от привычного циркадного ритма смены света и темноты.
Образование корнеплода у редиса как в опытном варианте, так и в контрольном было задержано. Вес корнеплодов составил от 8до 30 % от всей биомассы. Это могло
быть результатом какого-либо неучтенного в опыте нарушения комплекса факторов среды. Однако, как показывает опыт полярных станций, а также имеющиеся эксперименты по разработке закрытых экологических систем в условиях крайней ограниченности свежих овощей, у редиса успешно употребляется в пищу не только корнеплод, но и свежая ботва, которая богата витаминами и минеральными веществами. Кроме того, листья многих овощных растений, в том числе редиса, содержат значительное количество белка. Ротамстедская станция (Англия) разработала технологию извлечения белка из ботвы овощных растений и создала комплекс машин для рационального осуществления процесса экстракции белковых компонентов и превращения его в пищевой продукт. Таким образом, всю биомассу редиса можно рассматривать как воспроизводство элементов питания для человека.
Таблица 1
Результаты учета сырого веса растений капусты хибинской, выращиваемых при фотопериоде, свойственном околоземной орбитальной станции, г
Варианты Опыт Контроль
Общий сырой вес урожая Вес надземной части Вес корней Общий сырой вес урожая Вес надземной части Вес корней
1-й ящик 1-я серия
96,1 81,0 15,1 71,3 59,3 11,4
2-й ящик 215,7 192,9 22,8 98,5 88,0 10,5
Среднее (число) общей массы урожая 155,9 84,9
1-й ящик 2-я серия
292,4 287,3 5,1 270,3 265,1 5,2
2-й ящик 312,9 304,7 8,2 269,6 265,7 3,9
Среднее (число) общей массы урожая 302,6 269,9
1-й ящик 3-я серия
150,0 117,0 33,0 105,5 78,0 27,5
2-й ящик 197,0 150,0 47,0 125,0 98,1 26,9
Среднее (число) общей массы урожая 173,5 115,2
Общее среднее 210,6 156,6
% к контролю 130,5 100
Таблица 2
Результаты учета сырого веса растений редиса, выращиваемого при фотопериоде, свойственном околоземной орбитальной, г
Варианты Опыт Контроль
Общий сырой вес урожая Вес надземной части Вес корней Общий сырой вес урожая Вес надземной части Вес корней
1-й ящик 1-я серия
267,4 199,8 67,6 147,0 125,6 21,4
2-й ящик 452,3 376,9 75,4 293,7 238,7 55,0
3-й ящик 587,7 510,7 77,0 398,3 338,3 60,0
Среднее (число) общей массы урожая 435,8 279,6
1-й ящик 2-я серия
296,0 230,0 66,0 253,0 228,0 25,0
2-й ящик 334,0 240,0 94,0 279,0 248,0 31,0
3-й ящик 373,0 280,0 93,2 439,5 356,0 83,5
Среднее (число) общей массы урожая 334,0 325,8
1-й ящик 3-я серия
249,0 227,0 22,0 154,0 139,5 14,5
2-й ящик 265,0 241,0 24,0 205,0 177,9 27,0
3-й ящик 253,3 231,2 22,1 220,0 199,0 21,0
Среднее (число) общей массы урожая 255,7 193,0
Общее среднее 342,5 266,1
% к контролю 129 100
4. Статистический анализ совокупности экспериментальных данных по установлению неслучайного характера обнаруженного эффекта
Как указывалось, в каждой серии экспериментов было 4 ящика с капустой хибинской и 6 ящиков с редисом. Половина ящиков были контрольными.
Обработка цифрового материала в каждой серии производилась следующим образом: складывались веса полезной массы опытных и контрольных ящиков как капустой хибинской, так и с редисом. Затем полезный общий вес опытных ящиков делился
на полезный вес контрольных ящиков из той же серии экспериментов.
Полученные отношения записывались в виде процентов увеличения полезной массы опытных растений за счет короткого фотопериода.
Расчет проводился по следующим формулам:
Е/=»
, ё„,. ^
1 8к‘; (2)
8 = *°; (3)
Ек
Д = (5 -1)100%, (4)
Кроме величин, относящихся к различным сериям экспериментов, были рассчитаны средние значения процентного увеличения веса полезной массы по формуле
т
(5)
где
где goi - полезный вес в опытном ящике;
г - номер ящика;
п - число ящиков в опытной партии;
£0 - вес полезной массы во всех ящиках опытной партии;
gкi - полезный вес в контрольном г-м ящике;
gк - вес полезной массы во всех контрольных ящиках;
5 - относительный вес полезной массы опытной партии (с отнесением к весу полезной массы в контрольной партии);
А - процентное увеличение веса полезной массы в опытной партии по отношению к контрольной.
Таблица 3
Изменение полезной массы растений за счет короткого фотопериода, %
у - номер серии; т - число серий.
Результаты расчетов по формулам (1)
- (5) сведены в табл. 3. В табл. 3 также указано общее число растений и количество по вторных опытов, на основе которых рассчитано Аф.
Объекты Капуста хибинская Редис
1-я серия 85,2 61,4
2-я серия 9,3 81,5
3-я серия 15,9 8,7
Средняя 36,8 50,5
Общее число растений в опытных и контрольных партиях 424 588
Количество повторных опытов 6 9
Общее число ящиков 12 18
Табл. 3 показывает устойчивый положительный эффект, получаемый под влиянием укороченного фотопериода. Однако проведенный эксперимент имел ограниченный объем и, вообще говоря, можно допустить вероятность того, что наблюдаемая закономерность появилась не в силу действительно имеющей место зависимости, а в результате случайности. Для выяснения этого вопроса в математической статистике разработаны методы, основанные на использовании так называемого распределения Стьюдента.
Проведем статистический анализ совокупности экспериментальных данных, относящихся к каждому виду растений, в предположении случайного характера зарегистрированных событий, то есть независимого случайного характера каждого опыта.
С растениями капусты хибинской было испытано 12 одинаково засаженных
ящиков, половина из которых (п = 6) подвергалась воздействию короткого фотопериода, а другая {т = 6) - естественному.
Общая полезная масса в 1-й группе ящиков составляла, г х = 81,0; 192,9; 287,3; 304,7; 117,0; 150,0. Во второй группе полезная масса составляла,
у = 59,9; 88,5; 265,1; 265,7; 78,0;98Д Выборочные средние имеют следующие значения:
Зё = -У* дс, =188,7; п
Таким образом, х-у =46,4.
Методы математической статистики 1 позволяют ответить на вопрос: случайно ли это различие между х и у?
Объединенная выборочная дисперсия, полученная из обоих выборок, будет равна
п + т-2
Величина t будет иметь следующее значение:
,, , , ,4-<?г4 -,0,86.
И*
Используя таблицу I - распределения Стьюдента для числа степеней свободы у = и + т- 2 = 10, получили при двухстороннем критерии
Р(‘)= £/«*= = 0,411.
Полученный результат состоит в том, что при отсутствии различия между партиями ящиков будет получаться в среднем величина г, равная или большая 0,86 в 41 случае из 100.
Таким образом, серьезное основание считать полученный результат (при отсутствии эффекта короткого фотопериода) необычным отсутствует.
Если бы такая же разница (х-у) получилась при выборке в 10 раз, то есть при 120 ящиках вместо 12, то новое значение ; составило бы
/ = 0,86>Я0 = 2,72 , и значение I было бы менее 0,01, то есть если бы в этом случае короткий фотопериод не оказывал никакого влияния на прибавку урожая, то полученное значение г или большее значение I могли бы встретиться только в одном случае на 100.
Такая случайность была бы, следовательно, маловероятной, и имелись бы все основания утверждать о положительном эффекте короткого фотопериода.
Таким образом, проведенное количество экспериментов является недостаточным для достоверного установления (в предположении независимости событий) положительного эффекта короткого фотопериода.
Имеется все-таки вероятность того, что наблюдаемые положительные воздейст-
вия короткого фотопериода для растений оказались случайностью.
В экспериментах с редисом получилась следующая картина: всего ящиков 18: из них (п = 9) опытных; контрольных (т - 9).
Общая полезная масса составляла, г: х = 67,6; 75,4; 77,0; 66,0;
94,0 93,2; 22,0; 24,0; 22,1;
_у = 21,4; 55,0; 60,0; 25,0;
31,0; 83,5; 14,5; 27,1; 21,0;
* =60,1;
у =37,1;
S2 = 709 г2; х—у = 23,0;
t= 1,834; v = 16;
P(t) = 0,088.
Таким образом, в случае отсутствия эффекта от короткого фотопериода вероятность того, что величина t > 1,834, встретится в 88 случаях из 1000, либо, грубо, - в одном из 10 случаев. Полученная величина t значима при » 9%-ном уровне значимости.
Следовательно, в случае отсутствия эффекта от короткого фотопериода вероятность того, что величина t будет равна или больше наблюдавшейся величины 1,834, составит 88 случаев из 1000; значит, только в одном случае из 10 может встретиться наблюдавшееся сочетание экспериментальных фактов.
Это небольшая вероятность, и имеется достаточно оснований считать, что в проведенном эксперименте сочетание этих факторов не случайность, а закономерность. И эта закономерность состоит в увеличении веса корневой системы редиса при переходе от нормального фотопериода к короткому.
Приблизительно 80...90 % за то, что в проведенных экспериментах наблюдался эффект от положительного воздействия укороченного фотопериода.
В случае с растениями капусты хибинской проведенные опыты, по причине малого объема, не являются достаточно убедительными, и полученный эффект объективно пока еще нельзя отнести на счет короткого фотопериода.
5. Дисперсионный анализ экспериментальных данных по увеличению полезной массы растений
Статистический анализ в предыдущем разделе выполнен на основе предположения о нормальном характере распределения случайных величин с одинаковой дисперсией а2 в опытной и контрольной партиях.
Для проверки отношения дисперсий в
сг,2
опытной и контрольной партиях т = — ис-
ст2
2
пользуется так называемое распределение Фишера.
В результате делается вывод: значимо ли различие в выборочных дисперсиях, относящихся к отдельным сравниваемым группам экспериментов?
Указанный анализ позволяет проверить обоснованность предположения об одинаковой дисперсии партий в предыдущем разделе и выяснить вопрос о влиянии короткого фотопериода на новую количественную характеристику явления, каким является дисперсия в генеральной совокупности.
Чтобы выяснить, существенно ли различаются дисперсии двух нормальных выборок, как упоминалось, применяется критерий F Фишера.
В случае экспериментов с редисом он для полезной массы равен [1]
р = *1 м 5/’
где = 782 - зна-
п 9
чение выборочной дисперсии для опытной
партии ящиков;
с, 4284,5 ^
$У -1=4-------------------= 476 - значение
п 9
выборочной дисперсии для контрольной партии ящиков.
Подставляя численные значения, получаем
Индексация 9,9 при ^ означает объемы опытной и контрольной выборок.
Распределению вероятности Фишера [2] равной 0,95, соответствует значение /=9,9 = 3,18, а вероятности 0,99 соответствует Р9,9= 5,35.
Таким образом, наше значение д = 1,643 представляет существенно меньшую величину, чем указанные, и можно заключить, что проведенные эксперименты не позволяют сделать вывод о различной величине выборочных дисперсий для случая естественного фотопериода и случая укороченного фотопериода.
Наблюдаемое различие - большая выборочная дисперсия у опытной партии, чем у контроля - вполне могло получиться случайно.
6. Корреляционный анализ экспериментальных данных по увеличению полезной массы растений
В разделах 4 и 5 предполагалась независимость экспериментальных результатов в отдельных ящиках друг от друга.
Тем не менее, имеются основания предположить, что существовала определенная связь между результатами эксперимента в одной и той же серии в ящиках из опытной и контрольной партий, занимающих одно и то же положение в камерах. Действительно, указанная пара ящиков находилась в одинаковых условиях в отношении освещенности и вентиляции. Они засеивались идентичными семенами.
Для того чтобы проверить предположение о взаимосвязи экспериментальных результатов по парам ящиков, нужно обратиться к корреляционному анализу.
В нашем эксперименте одновременно наблюдаются две случайные величины: полезная масса в ящиках с нормальным фотопериодом и в ящиках с коротким фотопериодом. Для того чтобы выяснить, нет ли зависимости между этими двумя величинами, необходим выборочный коэффициент корреляции.
где X
£(*, - х)(у, - у)
(я- 1>ад ’
и
57 = -Х^;
п
=—Ц-Е^-*)2 ■»
п-1
&с2
и - 1
В случае экспериментов с редисом (редис выбран в связи с тем, что эксперименты с ним имеют большие объемы выборок) будем иметь
г — 0,661.
Если генеральная корреляция отсутствует, то с вероятностью р = 0,9 справедлива оценка[3]
0,602 < г < го,95 = 0,602. Так как найденный по выборке коэффициент корреляции гь = 0,661 удовлетворяет неравенству П - 0,661 > г0,95 - 0,602, то его нужно признать «значимым», то есть полагать, что между наблюдаемыми величинами X/ и у( есть корреляция; иными словами: считать, что существует взаимосвязь между урожаем в паре ящиков, находящихся в одном блоке в один и тот же календарный период. Такая зависимость между урожаем в опытном и контрольном ящиках, как уже упоминалось, могла быть обусловлена одинаковыми климатическими воздействиями и идентичностью посевного материала.
Поскольку результаты испытаний оказались попарно связанными, вполне допустимо считать, что для выяснения эффекта короткого фотопериода можно сравнивать веса полезной массы попарно для этих случаев.
7. Статистическая обработка экспериментальных данных на основе
выявленной корреляционной зависимости
Проведем статистическую обработку опытов с капустой хибинской, учитывая попарную корреляцию результатов. Рассмотрим в качестве наблюдаемой величины от-
носительное изменение веса полезной массы в каждой паре ящиков:
5,=^.
У,
Будем иметь п = 6 случайных величин:
5 = 0,3525; 1,192; 0,0838; 0,147; 0,5; 0,53.
Эта выборка имеет среднюю величину
8“=-Х'5,=о,4б8;
оценку дисперсии
Я1 =-Ц-5>,-6 )2= 0,1584.
п-1
Среднее квадратическое отклонение величины х будет равно
5 _ -у/0,1584
4п -ч/б
Таким образом, можно считать, что относительный прирост веса полезной массы салата при переходе к короткому фотопериоду
= 0,1625.
(0,47 ±0,16).
В случае экспериментов с редисом будем иметь выборку из (п - 9) случайных величин:
6 = 2,16; 0,371; 0,283; 1,64;
2,032; 0,116; 0,517; 0,114; 0,0524.
Средняя величина относительного прироста веса корней составит
6" = -У"8. =0,785. п
Оценка дисперсии дает величину =—1—У”(5 5)« =о,806.
Среднее квадратическое отклонение будет равно величине 5
4п
= 0,2998 * 0,3.
Итак, относительный прирост веса корней редиса за счет короткого фотопериода будет равен
«(0,8 ±0,3).
8. Зависимость полезной массы от общего веса растений
На рис. 1 и 2 показаны зависимости g = Дфк) для растений капусты хибинской и редиса, где g - вес полезной массы, а фк -общий вес контрольных растений, содержащихся в ящиках, занимающих одинаковое место в камерах.
Сравнение опытных и контрольных кривых на этих графиках показывает изменение веса полезной массы под воздействием короткого фотопериода. Сравнение полезных весов производится для каждой пары ящиков, имеющих одинаковые климатические условия.
На рис. 3 приводится график зависимости g = Дф) для опытных и контрольных растений редиса, где g - вес полезной массы, а ф - общий вес растений в ящике. В отличие от графиков на рис. 1 и 2, вес полезной массы опытных растений показан в зависимости не от общего веса контрольных растений фк., а от общего веса опытных растений g.
Из рассмотрения зависимостей на рис. 1-3 можно сделать заключение, что значительное изменение полезной массы под воздействием короткого фотопериода происходит у растений средней величины.
Мелкие и крупные растения редиса положительного воздействия короткого фотопериода не испытывают, а у растений капусты хибинской этот эффект ослаблен.
Выводы
1. На основании проведенных экспериментов установлено, что растения при коротком фотопериоде имеют нормальную всхожесть, рост и развитие.
2. Статистический анализ совокупности экспериментальных данных ограниченного объема позволяет установить неслу-
чайный характер увеличения веса полезной массы растений салата и редиса.
3. Проведенный корреляционный анализ свидетельствует об имевшей место в экспериментальном исследовании взаимосвязи между группами опытных и контрольных растений, занимавших одинаковое место в экспериментальных камерах.
Статистическая обработка, на основе выявленной корреляционной зависимости, дала оценку относительного прироста веса салата величиной 0,47 со средним квадратичным разбросом ±0,16. Величина прироста редиса составляла 0,8 со средним разбросом ±0,3.
4. Статистическая обработка без учета корреляции дает оценку среднего прироста у салата в 0,368, а у редиса - 0,505, или 36,8 и 50,5 %.
5. Анализ зависимости прироста полезной массы растений от общего веса показывает, что положительному эффекту короткого фотопериода были подвержены средние по весу растения. У растений редиса мелких и крупных эффект не обнаружен, а у салата - эффект ослаблен.
Заключение
Проведенные экспериментальные исследования показали благоприятное влияние фотопериода, соответствующего искусственному спутнику Земли, на рост полезной для человека растительной массы длиннодневных и короткодневных растений.
Обнаруженный эффект позволяет рассчитывать на возможность нормального воспроизводства пищи биологическим путем в условиях околоземной орбитальной станции с использованием естественного света.
Работы в указанном направлении целесообразно продолжить.
Рис.1. Зависимость веса полезной массы капусты хибинской от общей массы контрольных растений
Рис.2. Зависимость веса полезной массы редиса от общей массы контрольных растений
Рис.З. Зависимость веса подземной части от общего веса сырой массы редиса
Литература
1. Худсон Д. Статистика для физиков. - М., 1967.
2. Варден. Б.Ван Дер. Математическая статистика -М., 1960.
3. Пустыдьник Е.И. Статистические методы анализа и обработки наблюдений. - М., 1968.
4. Титов Г. 17 космических зорь. - М., 1966.
5. Дадыкин В.П. Космическое растениеводство. -М.: Знание, 1968.
6. Дадыкин В.П., Н.Т.Ниповская и др // Ботанический журнал. - 1969. - № 54(2). - С. 163-179.
7. Потапова А. Д. 29 ИЮЛЯ-20 лет с начала проведения в СССР биологических исследований в условиях высотных ракетных полетов. АН СССР, Совет, нац. объ-един. истории, естеств. и техники // Из истории авиации и космонавтики. -1969. - Вып. 12. - С. 57-59.
Приложение Эксперимент 1
Повторность Опытные Повторность Контрольные
Общий вес сырой массы, г Вес наземн. части, г Вес корневой, г Общий вес сырой массы, г Вес наземн. части, г Вес корневой, г
1-й ящик Капуста хибинская
96,1 81,0 15,1 3 71,3 59,9 11,4
2-й ящик 215,7 192,9 22,8 4 98,5 88,0 10,5
1-й ящик Редис
267,4 - 67,6 4 147,0 - 21,4
2-й ящик 452,3 - 75,4 5 293,7 - 55,0
3-й ящик 587,7 - 77,0 6 398,3 - 60,0
Эксперимент 3
Повторность Опытные Повторность Контрольные
Общий вес сырой массы, г Вес наземн. части, г Вес корневой, г Общий вес сырой массы, г Вес наземн. части,г Вес корневой, г
1 Растения капусты
150,0 117,0 п 33,0 3 105,5 78,0 27,5
2 197,0 150,0 47,0 4 125,0 98,1 26,9
1 Растения редиса
249,0 - 22,0 4 154,0 - 14,5
2 265,0 - 24,0 5 205,0 - 27,0
3 253,3 - 22,1 6 220,0 - 21,0
Влияние околоземного фотопериода, накопление массы растений
Варианты Контроль Опытные
Кол-во растений, шт. Вес сырой массы, г Вес одного растения, г Содерж. воды в лист., % Кол-во растений, шт. Вес сырой массы, г. Вес одного растения, г Содерж. воды в лист., %
Из них: надз. подз. надз. подз. Из них: надз. подз. надз. подз.
1-й ящик Растения капусты
73 19 21 270,3 265,1 5,2 3,6 0,07 93,0 73 16 35 292,4 287,3 5,1 3,9 0,07 94,0
23 17 22 29
31 10 35 16
Всего в среднем 73 16 265,1 5,2 3,6 0,07 93,0 73 21 287,3 5,1 3,9 0,07 94,0
2-й ящик 67 14 22 269.6 265.7 3,9 3,9 0,09 93,9 70 14 27 312,9 304,7 8,2 4,3 0,1 93,7
15 17 28 28
18 11 28 18
Всего в среднем 67 16 265,7 3,9 3,9 0,09 93,9 70 24 304,7 8,2 4,3 0,1 93,7
1-й ящик Растения редиса
68 19 23 253.0 25,0 3,3 0,39 93,0 65 27 30 296.0 66,0 3,5 1,0 93,5
49 18 228,0 38 27 230,0
Всего в среднем 68 20,5 228,0 25,0 3,3 0,39 93,0 65 28 230,0 66,0 3,5 1,0 93,5
2-й ящик 68 18 28 279.0 248.0 31,0 3,9 0,4 93,0 64 29 31 337.0 94,0 3,7 1,4 93,5
50 21 35 25 240,0
Всего в среднем 68 24 248,0 31,0 3,9 0,4 93,0 64 28 240,0 94,0 3,7 1,4 93,5
3-й ящик 60 60 23 459.0 356.0 83,5 5,9 1,3 93,8 67 67 27 373.0 280.0 93,2 4,3 1,4 93,7
