CC BY
237
УДК 581.14:78.05 ББК 28.53 П 16
Панеш Ольга Аскарбиевна
Доцент, кандидат биологических наук, доцент кафедры ботаники Адыгейского государственного университета, Майкоп, тел. (8772) 593941, e-mail: [email protected] Читао Светлана Ильясовна
Доцент, кандидат биологических наук, доцент кафедры ботаники Адыгейского государственного университета, Майкоп, тел. (8772) 593941, e-mail: [email protected] Чернявская Ирина Владимировна
Доцент, кандидат биологических наук, заведующий кафедрой ботаники Адыгейского государственного университета, Майкоп, тел. (8772) 593941, e-mail: [email protected]
Влияние музыки на рост и развитие растений
(Рецензирована)
Аннотация. В исследованиях, проведенных еще в прошлом веке в России и за рубежом, доказана способность ряда видов высших растений реагировать на внешнее воздействие - раздражитель генерацией электрических импульсов (электрических сигналов). Всего их три типа: потенциалы действия, вариабельный и микроритмы. Электрические сигналы у растений возникают вследствие деполяризации мембраны клеток, которая происходит так же, как при генерации электрического сигнала в нерве, только вместо ионов натрия в качестве деполяризующего иона у высших растений выступают ионы хлора. Проведенные исследования по влиянию музыки на рост и развитие перца овощного подтвердили способность высших растений перестраивать жизненно важные функции в зависимости от частоты звука.
Ключевые слова: электрический сигнал, потенциал действия, раздражимость, «агрессивная» музыка, «гармоничная» музыка, перец овощной, рост, развитие, семена.
Panesh Olga Askarbievna
Associate Professor, Candidate of Biology, Associate Professor of Botany Department, Adyghe State University, Maikop, ph. (8772) 593941, e-mail: [email protected] Chitao Svetlana Ilyasovna
Associate Professor, Candidate of Biology, Associate Professor of Botany Department, Adyghe State University, Maikop, ph. (8772) 593941, e-mail: [email protected] Chernyavskaya Irina Vladimirovna
Associate Professor, Candidate of Biology, Head of Botany Department, Adyghe State University, Maikop, ph. (8772) 593941, e-mail: [email protected]
Influence of music on plant growth and development
Abstract. In studies conducted in the last century in Russia and abroad, the ability of a number of higher plant species to respond to external stimuli by generating electrical impulses (electrical signals) has been proven. There are three types of them: action potentials, variable, and microrhythms. Electrical signals in plants occur due to depolarization of the cell membrane, which occurs in the same way as when generating an electrical .signal in a nerve, only instead of sodium ions, chlorine ions act as a depolarizing ion in higher plants. Studies on the influence of music on the growth and development of vegetable peppers have confirmed the ability of higher plants to rearrange vital functions depending on the frequency of sound.
Keywords: electric signal, action potential, irritability, "aggressive" music, "harmonious" music, vegetable pepper, growth, development, seeds.
Все живые организмы обладают рядом признаков, свойственных только живому. Это рост, развитие, движение, размножение, обмен веществ, раздражимость. Однако растения имеют ряд особенностей, свойственных только им: это фотосинтез, кутикулярная и усть-ичная транспирация, передвижение веществ по специализированным проводящим тканям и т.д. Но главная их отличительная черта - это прикрепленный образ жизни, а следовательно отсутствие возможности избежать воздействия неблагоприятных внешних факторов среды обитания.
Выход для растений один - приспособиться, адаптироваться к действию факторов и в этом случае успешно существовать; в противном случае - погибнуть. Примеров адаптации растений к факторам среды очень много. Собственно, успешность ее в процессе эволюции во
многом определило многообразие видов и возможность их жизни в разных экологических условиях. При этом рельефным признаком выступала способность растений раздражаться, реагировать на раздражение. В отличие от животных, где ответная реакция на любой раздражитель часто видна, у растений она требует внимательного изучения, они внешне не проявляют быстрых, явных реакций на действие раздражителей.
Одним из первых предположение о том, что растения обладают раздражимостью, способны реагировать на внешние воздействия и передавать сигнал об этом воздействии по телу растения от одного органа к другому, высказал Ч. Дарвин в 1875 г. [1]. Позже, в XX века (1964 г.), работы выдающегося индийского ученого Д. Боса [2], а также исследования отечественных ученых И.И. Гунара [3], В.А. Опритова (1991, 1996 гг.) [3, 4] и других доказали способность высших растений отвечать на внешние раздражители генерацией электрических импульсов. В настоящее время изучением электрических сигналов у растений занимаются многие лаборатории как в России, так и за рубежом.
Раздражители, факторы, вызывающие образование электрического сигнала в теле растения, его органах, самые разные. Это температура, влажность, радиация, механическое воздействие, свет (облучение), химические вещества, звуки и др.
Учеными выяснено наличие у растений трех основных типов электрических сигналов: потенциал действия (ПД), вариабельный потенциал (ВП) и микроритмы, имеющие небольшую амплитуду (несколько микровольт).
Из всех типов электрических сигналов у растений наиболее значимым является ПД, поскольку его генерация и распространение представляют собой один из универсальных способов передачи информации о раздражении в живой природе. У животных проводниками ПД служат нервные волокна; у растений, как предполагал К.А. Тимирязев, должно быть «нечто по крайней мере физиологически соответствующее нервам» [4]. С помощью современных экспериментальных методов было установлено, что электрические сигналы по телу растения могут проходить по проводящим пучкам, но генерировать ПД могут и клетки внепучковые (очевидно, паренхимные?!).
С помощью меченых атомов в опытах было показано, что когда в растении генерируется ПД (электрический сигнал), то образуются ионные потоки, подобные возникающим в нервах животных. Исследователями было доказано: при генерации электрического сигнала (ПД) в проводящих клетках высших растений в качестве деполяризующего иона выступают не ионы калия, а ионы хлора. Это свидетельствует об общности механизмов возникновения электрических сигналов (ПД) в живой природе. Механизм распространения их у растений подобен таковому у животных. ПД как бы «предупреждает» ткани и органы растения о неблагоприятном действии фактора, а поэтому может рассматриваться как своеобразная предадапта-ция. Считается, что она служит подготовкой к глубокой адаптации, если вслед за «предупреждением» произойдет усиление данного фактора (раздражителя). Например, резкое похолодание вслед за незначительным понижением температуры.
На этом основывается вывод: растениям присуща элементарная недифференцированная чувствительность, имеющая существенное значение в их взаимоотношениях с факторами среды обитания, в формировании адаптаций, к постоянному действию одновременно нескольких факторов, а следовательно, к жизни в определенных условиях.
Так, многочисленными исследованиями доказано положительное влияние очень высоких, неслышимых человеком звуков (ультразвуков) на рост и развитие растений. Известно, что в сельском хозяйстве иногда применяют обработку семян ультразвуком. Это ускоряет их прорастание и получение более высококачественных всходов. В опытах [4] установлено увеличение поглощения воды семенами, повышение содержания хлорофилла в клетках ассимиляционной ткани листьев, усиление роста молодых корней при действии ультразвуком на семена и проростки, например, пшеницы, картофеля, гороха, сахарной свеклы и других культур.
Из экспериментов отечественных и зарубежных ученых известно благотворное влияние звуков низкой частоты - рокота морских волн, далекого грома, журчания рек, гудения шмеля
- на рост и развитие растений. Интересно! При звуковых волнах частотой в 6 кГц растения развиваются быстрее, при 7-9 кГц - медленнее, а свыше 10 кГц - погибают. В связи с этим благотворно на жизнь растений влияет классическая музыка - 3-5 кГц, а тяжелый рок (8 кГц) вызывает их гибель [5].
Проведенные нами исследования дополняют список видов, подтверждающих способность высших растений перестраивать жизненно важные функции под действием звуков, музыки - электрических сигналов, потенциалов действия.
Для опытов выбрано растение семейства пасленовые - перец овощной Capsicum annuum L.
Перец овощной Capsicum annuum L. высотой от 20 до 120 см в зависимости от сорта и условий выращивания. Стебель четырех-пятигранный, прямостоячий, одревесневающий у основания, ветвящийся, слегка опушенный. Корневая система - стержневая, она проникает на глубину до 1 м. Листья простые, широкоэллиптические, очередные, светло-зеленые. Цветки пазушные, обоеполые, одиночные или собраны в соцветия. Венчик белый, зеленоватый, иногда фиолетовый (рис. 1). Плод - ложная многосе-мянная, пустотелая ягода различной окраски [6].
Перец овощной - факультативный самоопылитель, но возможно и перекрестное опыление насекомыми.
В зависимости от степени зрелости плоды содержат 2-8,4% сахаров, 0,2-16,7 мг/100 г каротина, витамины: С (150-400 мг/100 г массы сырого вещества), группы В, а также эфирные масла, алкалоид капсаицин (в острых сортах) [7].
Свежие, высушенные и размолотые плоды перца овощного используют в пищу, применяют в качестве приправы. Масло из плодов острого перца используют в медицине.
Оптимальная температура для роста и развития растения 18-25°С. Культура требовательна к режиму полива и влажности почвы, предпочитает богатый органикой легкий супесчаный, суглинистый и глинистый субстрат. Выращивают безрассадным и рассадным способами; в южных зонах рассаду высаживают в грунт в возрасте 20-25 дней.
Плоды собирают в стадии технической спелости и биологической зрелости, наступающей на 20-30 сутки позднее технической спелости.
В проведенных опытах использовались семена перца овощного сорта Агаповский. Обработанные в течение 30 минут 0,05% раствором хлоргексидина [8] семена перца замачивались.
Наклюнувшиеся семена (с появившимся апексом главного корня) высевались по 30 штук в три емкости (А, Б, В) с одинаковой почвой. В течение 2 месяцев за ними осуществлялся уход с соблюдением всех агротехнических приемов и условий исследования. Чистота эксперимента обеспечивалась относительным постоянством таких абиотических факторов, как давление, температура, продолжительность светового дня, влажность.
При этом в двух из трех вариантов опыта (А, Б) использовалось музыкальное сопровождение. Емкости А и Б ежедневно ставили в пустой аквариум с закрытыми стеклянными стенками на 2 часа и включали музыку: для варианта «А» - классическую, «гармоническую», для варианта «Б» - «агрессивную». Воздействие звуками музыки проводилось ежедневно на протяжении 2 месяцев эксперимента в течение 1 часа утром (с 7:00 до 8:00) и в течение 1 часа вечером (с 19:00 до 20:00).
Записи условно были разделены на 2 группы: «Гармоничная» музыка - диапазон частоты звуковой волны 3000-4000 Гц (Моцарт, Шуберт, Бах, Римский-Корсаков). В классической музыке преобладают высокие частоты, но важная роль отводится средним частотам.
«Агрессивная» музыка - диапазон частоты звуковой волны 600-750 Гц, громкость ис-
Рис. 1. Capsicum annuum
полнения по разным источникам - 110-155 дБ (Rammstein, Disturbed, Queen, ACDC, KISS и др.). В этой музыке преобладают низкие частоты, которые как в классике, так и в народной применяются лишь эпизодически.
Семена емкости В - «контроль» прорастали без музыки.
Всхожесть семян посчитали у всех трех вариантов в один и тот же день. В результате воздействия гармоничной музыки при прорастании семян всхожесть повысилась на 12,2%, а агрессивной поп-музыки - на 3,3% по сравнению с контрольным вариантом (табл. 1).
Таблица 1
Всхожесть семян перца овощного под воздействием музыки разных жанров
(данные трех повторностей)
Сроки прорастания 5 день 6 день 7 день 8 день 9 день 10 день 11 день % всхожести
Гармония 20 20 36 51 63 83 84 93,3
Агрессия 20 28 33 46 59 73 76 84,4
Контроль 26 53 61 63 63 71 73 81,1
Проросшие семена всех трех вариантов были высажены в емкости А, Б, В с почвой 27 ноября 2019. Для характеристики ростовых процессов проводились биометрические измерения и подсчеты в течение 2,5 месяцев по следующим показателям:
- рост стебля в высоту (см);
- толщина стебля (мм);
- количество листьев в кусте;
- размер листовой пластинки;
- количество боковых корней;
- длина главного корня;
- количество бутонов.
Результаты наблюдений отражены в таблицах 2, 3, диаграммах 1, 2 и рисунках 2-4.
Таблица 2
Морфометрические показатели растений рода перец, высаженных 27 ноября 2019 г. и озвученных «гармоничной» и «агрессивной» музыкой
Возраст (дн.) 16 27 32 50 80 16 27 32 50 80 16 27 32 50 80
Жанры музыки: Высота стебля (см) Толщина стебля (мм) Кол-во листьев
1. Гармония (вариант А)
Европейская классика 0,9 5,3 7 11 19 1,1 1,6 3 3 4,4 - 4 8 8 14
Адыгейская народная 0,9 5,3 6 11 17 1,1 1,6 3 3 4,7 - 4 8 8 14
2. Агрессия (вариант Б)
Disturbed 1,2 5 7 8,5 14,6 1 1,2 1,5 2,8 4 - 3-4 8 7 6
Джаз 1 4 6 9 14 1 1,3 1,8 3 3,4 - 4 8 7 6
3. Контроль (без музыки) (вариант Б) 0,7 3,5 4,5 8,4 15 0,9 1,2 2,8 3 3,8 - 4 8 8 11
Таблица 3
Морфометрические показатели растений рода перец, высаженных 24.02.2020 г.
Группа Рост (см) Толщина стебля (мм) Кол-во листьев Размер листовой пластинки (см) Корневая система Кол-во бутонов
длина ширина площадь (см2) кол-во боковых корней длина главного корня (см)
Гармония 22 4,6 14 9,6 4,7 45,1 47 6 6
Агрессия 13 3 9 7 3,8 26,6 34 3,2 0
Контроль 17 4,8 12 8,7 4 34,8 39 3,8 0
—Ж—Контроль без музыки
X Агрессия Джаз
А. Агрессия Disturbed
Гармония Адыгейская народная
-Гармония Европейская классика
16
27
32
ВО
30 дней
Диаграмма 1. Высота стебля озвученных растений рода перец в возрасте до 80 дней
25 1
Гармония Агрессия ■ Контроль
Рострастения Толщина Длина Длина Ширина
стеблп главного корня листовой листовой
пластинки пластинки
Диаграмма 2. Морфометрические показатели растений рода перец (посадка 24.02.2020 г.)
Рис. 2. Листья перца овощного 3-х вариантов опытов
Рис. 3. Корневые системы перца овощного 3-х вариантов опытов
^ J I
1 вариант 1 | / ГАРМОНИЯ Вариант! 1 1 ВарпшпЗ \ АГРЕССИЯ ' КОНТРОЛЬ
Рис.4. Опытные образцы перца овощного в возрасте 35 дней
Проведенные исследования показали, что на рост и развитие перца овощного (сорт Агаповский) музыка как потенциал действия оказывает как положительное, так и отрицательное воздействие в зависимости от частоты звука, причем классическая музыка стимулирует процессы роста и развития, вызывает ускорение ростовых процессов, а агрессивная -заметно снижает морфометрические показатели по сравнению с контролем.
Примечания:
1. Дарвин Ч. Насекомоядные растения. Москва; Ленинград: Изд-во АН СССР, 1948. C. 149-150.
2. Бос Д.Ч. Избранные произведения по раздражимости растений. Москва: Наука, 1964. 824 с.
3. Опритов В.А., Пятыгин С.С., Ретивин В.Г. Био-электрогенез у высших растений. Москва: Наука, 1991. 216 с.
4. Опритов В.А. Электрические сигналы высших растений // Соросовский образовательный журнал. Нижний Новгород, 1996. № 10. С. 22-27.
5. Влияние музыки на растения. Миф или реальность? URL: https://dzagigrow.ru/blog/vliyanie-muzyki-na-rasteniya-mif-ili-realnost/
6. Гроссгейм А.А. Семейство Solanaceae - Пасленовые // Флора Кавказа. Ленинград: Наука, 1950. Т. 5. С. 116-376.
7. Антиоксиданты растений и методы их определения / Н.А. Голубкина, Е.Г. Кекина, А.В. Молчанова [и др.]. Москва: Научная мысль, 2020. 181 с.
8. Софронов А.А. Практикум по биологическим основам сельского хозяйства: учеб. пособие. Архангельск: ИД САФУ, 2014. 166 с.
References:
1. Darwin Ch. Insectivorous plants. Moscow; Leningrad: Publishing house of the USSR Academy of Sciences, 1948. P. 149-150.
2. Bos D.Ch. Selected works on plant irritability. Moscow: Nauka, 1964. 824 p.
3. Opritov V.A., Pyatygin S.S., Retivin V.G. Bioelectro-genesis of higher plants. Moscow: Nauka, 1991. 216 p.
4. Opritov V.A. Electrical signals of higher plants // So-rovsky Educational Journal. Nizhny Novgorod, 1996. No. 10. P. 22-27.
5. Influence of music on plants. Myth or reality? URL: https://dzagigrow.ru/blog/vliyanie-muzyki-na-rasteniya-mif-ili-realnost/
6. Grossheim A.A. Family of Solanaceae // Flora of the Caucasus. Leningrad: Nauka, 1950. Vol. 5. P.116-376.
7. Antioxidants of plants and methods for their determination / N.A. Golubkina, E.G. Kekina, A.V. Molcha-nova [at al]. Moscow: Nauka, 2020. 181 p.
8. Sofronov A.A. Practicum on the biological basis of agriculture: a manual. Arkhangelsk: ID SAFU, 2014. 166 p.
