CC BY
7
DOI 10.31718/2077-1096.19.4.88 УДК 631.53.027.34
Соловйова Н.В., Петровский О.М., Кузнецова Т.Ю., Мщенко А.В.
ЗМ1НА ЕЛЕКТРИЧНИХ ПАРАМЕТР1В НАС1ННЯ Л1КАРСЬКИХ РОСЛИН
П1Д ВПЛИВОМ ВИСОКОЧАСТОТНОГО ОПРОМ1НЕННЯ
Укра'шська медична стоматологiчна акаде1^я, м. Полтава. Полтавський нацiональний техычний унiверситет iMeHi Ю. Кондратюка
У роботi розглянуто процес змни електричних характеристик насння лiкарських рослин pi3Hux сорт'т nid впливом високочастотного електромагштного опромнення. Обфунтовано, що температура е одним i3 фактор'т, що впливае на наcлidки переЮпошно'У обробки насння. Визначено, що поряЮ i3 нагр'танням вЮбуваються й iншi ф1'зичн1' процеси в структур'1 насння на р'тш клimинних мембран i мембранного транспорту речовин. Перетворення структур бтюв, поляриза^я клimин-них мембран, iнmенcифiкацiя oбмiнних процесв пЮ Ю'ею опромнення можуть призвоЮити до змни електричних властивостей насння i, як насл'Юок, Юо впливу на фiзioлoгiчний стан, схожсть i енер-гю росту рослин. Запропоновано ф'зико-математичну моЮель електричних властивостей бюлог-чно'У тканини насння. У ц/'й моЮелi клтини розгляЮаються як паралелеппеЮи певних poзмipiв, оточен зовн'шн'ши клтинними мембранами, якi, в свою чергу, оточен мiжклimинним сереЮовищем. М1'ж клтинами знахоЮиться сереЮовище, яке мае активну пров'Юн'ють. Внутршня частина клimини та-кож характеризуеться активною пров'Юн'ютю. Клтинна мембрана характеризуеться комплексним опором, який мае активну i емнсну склаЮовi. Теоретично обфунтовано i експериментально показано змну пасивних електричних характеристик насння пЮ впливом електромагштного поля висо-ко'У частоти. Виявлено змну Ю'електрично)' проникност!' насння, його комплексного i активного опору, поляриза^йного кoефiцiенmа, тангенса кута Ю'електричних втрат внаслЮок провеЮення електромагштноУ стимуляцИ. Особливстю е те, що насння не можна преЮставити у вигляdi od-нopidнoгo Ю1'електрика, в якому вЮбуваеться тльки оЮин iз вЮомих виЮ 'т поляризацИ (електронна, Юипольна, об'емно-заряЮна). До склаЮу зерна вхоЮять бioлoгiчнi мембрани, стан яких суттево впливае на елекmpичнi влаcmивocmi. Ступнь поляризацИ мембран певним чином змнюеться пЮ Ю'ею буЮь-яких зовышых поЮразник'т. Встановлено, що пЮвищення комплексного опору бioлoгiчнoУ тканини, збльшення поляризацИ клimинних мембран свЮчить про iнmенcифiкацiю oбмiнних процесв i, як насл'Юок, призвоЮить Юо стимуляцИ процесу проростання насння i швиЮко'У вегетацИ на ранн1'х стаЮ'ях розвитку рослин
Ключов1 слова: електричн параметри, насЫня, бюлопчна тканина, комплексний onip, поляризац1я мембран, електромагытне опромЫення.
Вступ
Пщ час обробки насшня електричним полем високоТ частоти вщбуваеться його нагрiвання, в основному, завдяки наявносл в кл^инах молекул води i розчинених у водi юыв. Рух молекул води й юшв пщ дieю змшного електричного поля високоТ частоти i спричиняе нагрiвання. Температура е одним i3 факторiв, що впливае на нас-лщки передпоавно'Т обробки насшня. Однак по-ряд i3 нагрiванням вщбуваються й iншi процеси. Перетворення структур бтюв, поляриза^я uni-тинних мембран, штенсифка^я обмшних процеав пщ дiею опромшення можуть призводити до змши електричних властивостей насшня i, як наслщок, до впливу на фiзiологiчний стан, схо-жють i енерпю росту рослин. Результат дм високочастотного електромагштного поля на насшня залежить вщ електричних характеристик насшня. ^м того, вивчення змши електричних характеристик шсля ВЧ обробки насшня дае певн вн домост щодо змши обмшних процеав у насшш.
Наявнють у бюлопчних тканинах поляризо-ваних мембран приводить до того, що, крiм активного опору, бюлопчы тканини характеризуются ще i емнюним опором. Взагал^ ошр бюлопчних тканин внаслщок вищезгаданих причин буде комплексним. Мембрану кл^ини можна представити у виглядi паралельно з'еднаних ак-
тивного опору i емност (реактивного емнюного опору). Опори мiжклiтинного i внутршньо^тин-ного середовища будуть мати переважно ттьки активну складову. У разi порушення обмiнних процесiв i руйнаци мембран eмнiсна складова комплексного опору буде зменшуватись.
За рахунок наявност емнюноТ складовоТ за-гальний ошр бюлопчних тканин буде залежати вщ частоти, на якш здiйснюeться вимiр опору [1, 2]. Зi збтьшенням частоти загальний опiр буде зменшуватися за рахунок зменшення емнюноТ складовоТ опору.
На високих частотах ошр буде прямувати до нуля, а загальний ошр перестае залежати вщ частоти i визначаеться паралельно з'еднаними емнюним i активним опорами. Таке явище мае мiсце на частотах 105—106 Гц. Найбтьший опiр бiологiчна тканина мае для постшного струму i струму низькоТ частоти, коли емнiсний опiр наба-гато перевищуе значення активного опору. Вщ-ношення опору на низькш частотi до опору на високш частотi називаеться поляризацiйним ко-ефiцiентом. Величина поляризацiйного коефщн енту вказуе на штенсивнють обмiнних процесiв. Чим бтьша iнтенсивнiсть обмiнних процесiв, тим бтьший поляризацiйний коефiцiент. Зазна-чимо, що у разi припинення обмшних процеав i руйнування клiтинних мембран поляризацшний
коефiцieнт зменшуеться. Самi мембрани стають провiдниками, Т'хнш опiр стае малим. Тому зага-льний опiр буде мати найменше значення i не буде залежати вщ частоти.
Коли клiтини мембрани повнютю зруйнованi або Тх функцп остаточно порушенi, емнiсна складова комплексного опору майже вщсутня, то загальний ошр перестае залежати вiд частоти i може вважаться чисто активним [3, 4, 5].
Мета роботи
Розробка фiзико-математичноТ моделi елект-ричних параметрiв насiння. Теоретичне обфун-тування та дослщження змiни електричних влас-тивостей насiння пiд впливом високочастотного опромшення задля покращення процесiв веге-тацiТ рослин на початкових стадiях розвитку, ш-тенсифiкацiТ обмiнних процеав i як наслiдок -збтьшення Тх продуктивностi
Матерiали i методи дослщжень
Бiологiчна тканина насiння складаеться з ве-ликоТ кiлькостi кл^ин, роздiлених мiжклiтинним середовищем. Самi кл^ини можуть вiдрiзнятися одна вiд одноТ формою, розмiром. Також важли-ве значення мае взаемне розташування кл^ин у тканинi насiння. Для порiвняння електричних властивостей рiзних матерiалiв треба врахувати масштабний фактор. З шшого боку, неможливо
створити модель, яка б повнютю описувала структуру i процеси такоТ складноТ системи як бюлопчна тканина, в тому чи^ й тканина насш-ня. Тому необхщно зробити деякi спрощення.
Для зручност визначення лiнiйних розмiрiв кл^ин, що необхiдно для врахування масштабного фактору, представимо кл^ини у виглядi прямокутних паралелепiпедiв(рис.1). Розмiри паралелепiпедiв такi ж, як i розмiри клiтин. Змiна форми клiтини ютотно не вплине на електричнi параметри. Як вщомо, на електричнi параметри впливають, перш за все, фiзичнi властивостi тiла - питомий ошр, дiелектрична проникнiсть, лiнiйнi розмiри. Форма тта мае другорядне значення.
У самому насты кл^ини зорiентованi в рiзних напрямках i можуть об'еднуватися в рiзнi струк-тури (шюрка, зародок тощо), в яких спостер^а-еться певна впорядкованiсть розташування клн тин. Врахувати всi структури насшня i просторо-ву орiентацiю кл^ин в них неможливо. Тому в моделi зробимо спрощення i розташуемо клiтини впорядковано у виглядi прямокутного паралеле-пiпеда. У цiй моделi клiтини розглядаються як паралелепiпеди певних розмiрiв, оточенi зовш-шнiми кл^инними мембранами, якi, в свою черту, оточен мiжклiтинним середовищем.
Рис. 1. Модель тла, що мае клiтинну^ будову: 1 - вмст клiтини; 2 - клiтинна мембрана; 3 - мiжклiтинне середовище; а, в, d - лiнiйнi розмiри клiтини; А, В, I - лiнiйнi розмiри насНня.
Рис. 2. Еквiвалентна електрична схема клтини: гм - активний опр мембрани, Ом; См - емнють мембрани, Ф; гк - опiр вмсту клiтини, Ом; гмк - опiр мiжклiтинного середовища, Ом.
1Мж кштинами знаходиться середовище, яке мае активну провщнють. Внутршня частина кш-тини також характеризуеться активною провщню-тю. Клiтинна мембрана характеризуеться компле-ксним опором, який мае активну i емнiсну складо-вi. Ешвалентна електрична схема одшеТ' комiрки моделi (клiтини) може бути представлена певним поеднанням опорiв i емностей (рис. 2).
Осктьки можна вважати, що ошр мiжклiтин-ного середовища набагато менший опору ^ти-ни гмс << гк, то у подальших розрахунках не бу-
демо враховувати гмс.. Комплексний опiр мем-#
брани 1, паралельно з'еднаних гм i См, буде визначатися таким чином [5]:
^ 1
1
+ С См
1 + с С г
л мм
де: Хс - емнюний опiр мембрани, Ом; гм - активний ошр мембрани, Ом; См - емнють мембрани, Ф; ш - циклiчна частота струму, рад/с; j - уявна одиниця.
(1)
Загальний комплексний опiр комiрки
2 2
г + 2 г„ + г г с С
- № См
буде визначатися наступним виразом: 2г2
1 , 2 /~<2 2 1 + с С м гм
м м
2 2
1 + с2 С.2 г
де гк - ошр вмюту кл^ини, Ом.
Таким чином, з урахуванням масштабного фактору загальний ошр моделi буде:
(2)
& = у—
1 ^ом Рм
S
Л
, р + у ,
V' мк ' ком У
Остаточно, пiсля математичних перетворень, одержимо:
(3)
& =—
заг £
Рмк (Яком ком )
рмк + уЯком - ]—Хк01
& =
уУ Комрмк + УРмЛом УХком j(pмкХком + —ЯкомХкомРмк + Рмк—ЯкомХком )
£
(Рмк + у Ком) + (УХком)
(4)
де
=
г + 2г + гг. с С
2 2 2 г
м м
1 + с2С„2 г аЬ
Х,_ = со С..
2 г
1 + ®2С„2 г
2 2 2 г
м м
Р ^ ж
г мк
у =
У И
' - коефiцiент форми, м , м (його
значення близьке до лшшних розмiрiв кштин);
Рмк - ефективний питомий ошр мiжклiтинно-го середовища, Омм.
Аналiзуючи вираз (4), можна побачити, що простий вигляд воно мае ттьки у деяких пооди-ноких випадках, коли здшснюеться висока поля-риза^я клiтинних мембран (значна iнтенсивнiсть
2^г 2 2
с С г
обмiну речовин): м м >> 1. Якщо, крiм того, можна знехтувати провщнютю мiжклiтинного се-1
(5)
припущеннями, мк , одержимо:
=—(я - X )
заг £ коМ ком
Тобто, за зроблених припущень, ошр насшня складаеться з послщовно з'еднаних активного
опору ' я! i емнiсного опору ' я' .
Якщо опiр комiрки моделi (клiтини) переваж-но реактивний (емнюний), але провщнютю мiж-клiтинного середовища нехтувати не можна, то
1
£
(
—I
заг I
У
Р
+ ]
1
\
мк
X
ком )
редовища,
тобто я
0 ^ вiдповiдно,
^ ж
, то подiливши чисельник i знаменник
виразу на
Рм
i враховуючи, що, за зробленими
(6)
У цьому випадку ми маемо паралельне з'еднання активного опору мiжклiтинного середовища i емнюного опору мембрани.
Треба мати на уваз^ що за достатньо низьких i достатньо високих частот опiр тканини буде
г
м
г
м
2
2
2
2
переважно активним, але його абсолютне зна-чення за низьких частот суттево залежить вщ ступеня поляризацп клiтинних мембран.
Результати дослщжень та 1х обговорення
Визначення електричних характеристик на-сипного насшня лiкарських рослин проводили за допомогою вимiрювача добротностi (Q-метра) Е-4-4. Дiапазон частот генератора цього приладу знаходиться в межах вщ 50кГц до 35 МГц. Вимн рювання проводилися на частотах 3, 6, 9, 12 МГц. Використовувався метод розстроювання емностк Насiння насипали у вимiрювальну комн рку, в якш знаходилися двi паралельнi металевi пластинки, що утворювали плоский конденсатор. Дiелектриком такого конденсатора виступа-ло насипане в комiрку насшня. Для вимiрiв за-стосовували котушки з попередньо визначеними значеннями шдуктивносп i добротностi.
Частота. МГц
Вимiрювали характеристики необробленого насiння (контрольна пар™) i насiння, обробле-ного електромагштним полем ВЧ дiапазону. Опромiнення ВЧ полем проводили на частой 27,12 МГц за допомогою апарата УВЧ-60 Мед ТеКо. Потужнють опромiнення складала 60 Вт, а тривалiсть обробки - 5 хвилин [6, 7].
За допомогою Q-метра вимiрювали комплек-сний опiр, тобто активну i емнiсну складовi опору. Для визначення цих характеристик викорис-товували паралельну схему з'еднання емност й активного опору. Це дозволило розрахувати дiе-лектричну проникливють i питомий ошр насiння.
Експериментальнi результати визначення дн електричноТ проникливостi, активного опору i тангенса дiелектричних втрат для неопромшено-го i опромiненого насшня наведет на рис. 3-4.
Частота. МГц
Рис. 3. Залежнсть б1електричноТ проникливост1 та активного опору опромненого (нижня крива) I неопромненого (верхня крива) насння ехнацеТ пурпуровоТ в1д частоти.
Рис. 4. Залежнсть тангенса кута д1електричних втрат опром1неного (верхня крива) /' неопром1неного (нижня крива) насшня в1д частоти та залежнсть комплексного опору насння: неопромнене
насшня (верхня крива); опромнене нас/ння (нижня крива).
1з наведених результат видно, що обробка насшня полем ВЧ впливае на його електричш характеристики. Слщ зазначити, що в дослщах використовувалося сухе насшня, тобто насшня, яке спе^ально не зволожували. Внаслiдок цього емнюна складова комплексного опору значно перевищуе його активну складову i дозволяе, в даному випадку, вважати насшня дiелектриком.
1ншою особливiстю е те, що насшня не можна представити у виглядi однородного дiелектрика, в якому вщбуваеться тiльки один iз вiдомих ви-дiв поляризацiТ (електронна, дипольна, об'емно-зарядна) [8, 9]. До складу зерна входять бюлоп-чш мембрани, стан яких суттево впливае на електричш властивостк Ступшь поляризацiТ мембран певним чином змшюеться пiд дiею будь-яких зовнiшнiх подразникiв.
Зi збтьшенням частоти активнi втрати збть-шуються внаслiдок того, що iони часпше виму-шенi робити перескоки через мембрану, на що витрачаеться бтьша енерпя. Цей висновок пщ-тверджуеться результатами вимiру активного опору i тангенса кута дiелектричних втрат.
Опромiнене насiння характеризуеться мен-шим значенням активного опору для паралель-ноТ схеми вимiрювання, що, на нашу думку, пов'язано зi збiльшенням проникливосл мембран пiсля опромiнення зерна полем ВЧ.
Аналiзуючи наведену залежнють, можна зро-бити висновок, що комплексний ошр насiння з частотою зменшуеться. Як зазначалося рашше, бюлопчна тканина насiння не може бути пред-
ставлена простими поеднаннями опору i емностк Нi паралельна, н послiдовна схеми не можуть у повнiй мiрi свiдчити про складовi опору насiння.
Вiдношення опору на низькш частотi до опору на високш (поляризацiйний коефiцiент у межах до-слiджуваного дiапазону частот) для неопромшено-го насiння складае 2,24, для опромiненого насiння - 2,67. Це може вказувати на збтьшення штенси-вностi обмiнних процеав у насiннi пiсля опром^ нення. Крива залежносп опору насiння вщ частоти для опромiненого насiння лежить нижче, нiж не-опромiненого, що пов'язано зi збiльшенням водо-поглинання в опромшеному насiннi.
Вiдомо, що збтьшення ктькосп гiдратноТ води крохмалю прискорюе процеси росту [2, 10]. Тобто, в цьому випадку опромшенням досяга-еться позитивний результат. Глютен акумулюе амшокислоти i iншi поживнi речовини. Можливо, що ВЧ опромшення запускае активний метабо-лiзм, пiд час якого бiлок розщеплюеться, поживш речовини вивiльняються, а енерпя розчеплення i амiнокислоти йдуть на iнтенсифiкацiю обмiнних процесiв.
Для перевiрки позитивного ефекту опромн нення проведено обробку насшня ехшацеТ пур-пуровоТ, з середньою схожiстю 53 %, насiння ехiнацеТ блiдоТ з середньою схожютю 50 %, Через три доби та, вщповщно, через 14 дiб проводили шдрахунок кiлькостi пророслого насiння з метою визначення енергп проростання та схо-жостi (рис. 5).
90 80 70 60 50 40 30 20 10 0
' А // г 1—1
V
0
100
90
80
70
60
п
13 50
*
X 40
О
30
20
10
0
-Ехшацея пурпурна Ехшацея блда
Тривалiсть опромiнення, хв
У г 1 ■—1 1—
--4 » 1
-Ехшацея пурпурна - Ехшацея бл1да
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 Тривалють опромшення, хв
Рис. 5. Енерг':я проростання та схожсть насшня ехнацеГ рiзних сортiв
використання бтьш високих частотних дiапазо-нiв для опромшення.
Лiтература
1. Merion DzhB. Zagalna fizika z biologichnimi prikladami [Elektricheskie polya i toki]. Vysshaya shkola; 1986. 623 p. (Russian)
2. Bezuglov VK. About the relationship of the parameters of the current-voltage characteristics of plant tissues with indicators of water metabolism in them [Sostoyanie vody i energeticheskij obmen rastenij]. Kazan; 1975. 113p. (Russian)
3. Remizov AN. Medical and biological physics [Elektrodinamika]. Drofa; 2004. 560 p. (Russian)
4. Petrovskij OM. Technology of presentive stimulation of seeds by high-frequency electromagnetic field. Vostochno-Evropejskij Journal peredovyh tehnologij. 2013; 6/5(66): 45-50. (Russian)
5. Grabovski B. Handbook of Electronics [Elektricheskie cepi i filtry]. DMK Press; 2009. 416p. (Russian)
6. Petrovskiy ON, Smerdov AA, Zhemela GP, Volkov SI, Landar AA. Method of PRE-SEEDING irradiation of seeds of cereals. MPK А01С01/00/ Pat. №51700, 26.07.2010 (Russian)
7. Petrovskiy ON, Smerdov AA, Volkov SI, Landar AA. Device for pre-sowing irradiation of seeds MPK А01С01/08/. Pat. №58446, 11.04.2011 (Ukraina)
8. Ivanickij GR, Krinskij VI, Selkov EE. Mathematical cell biophysics [Matematicheskoe modelirovanie protochnyh fermentativnyh reakcij]. Nauka; 1978. 308 p. (Russian)
9. Plonsi R, Barr R. Bioelectricity: a quantitative approach [Biofizika membran]. Mir; 1991. 366 p. (Russian)
10. Batygin NF, Ushakova SI, Nikonova ND. Comprehensive assessment of the impact of the electromagnetic field of high frequency on the seeds [Primenenie energii vysokih i sverhvysokih chastot v tehnologicheskih procesah selskohozyajstvennogo proizvodstva]. Chelyabinsk; 1983. 71p. (Russian)
Висновки
Розроблено електричну модель насшня ль карських рослин. Встановлено, що ешвалентна електрична схема насшня е комбшованою i ТТ неможливо звести до послщовно чи паралельно з'еднаних постшних емност та активного опору. Вона дозволяе аналiзувати пасивш електричш характеристики насшня на рiзних частотах до i шсля опромшення.
Експериментально пщтверджено, що пщ дiею ВЧ опромшення змшюються електричш власти-вост насшня: загальний ошр, дiелектрична про-никливiсть, збтьшуеться тангенс кута дiелект-ричних втрат i поляризацiйний коефiцiент, що пояснюеться iнтенсифiкацiею обмiнних процесiв, збiльшенням водопоглинання ^ як наслiдок, стимулюеться процес проростання. Проведено експериментальш дослiдження, як пiдтвердили доцiльнiсть застосування опромiнення. Схожють насiння ехiнацеТ рiзних сортiв збтьшилася на 30-33 %, енер^я росту - на 25-30 %.
Перспективи подальших дослiджень поляга-ють в перевiрцi результатiв на iнших видах i сортах насiння лкарських рослин. Також можливе
Реферат
ИЗМЕНЕНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК СЕМЯН ЛЕКАРСТВЕННЫХ РАСТЕНИЙ ПОД ВОЗДЕЙСТВИЕМ ВЫСОКОЧАСТОТНОГО ОБЛУЧЕНИЯ
Соловьева Н.В., Петровский А.Н., Кузнецова Т.Ю., Мищенко А.В.
Ключевые слова: электрические параметры, семена, биологическая ткань, комплексное сопротивление, поляризация мембран, электромагнитное облучение.
В работе рассмотрен процесс изменения электрических характеристик семян лекарственных растений различных сортов под воздействием высокочастотного электромагнитного облучения. Обосновано, что температура является одним из факторов, влияющим на последствия предпосевной обработки семян. Определено, что наряду с нагревом происходят и другие физические процессы в структуре семян на уровне клеточных мембран и мембранного транспорта веществ. Преобразование структур белков, поляризация клеточных мембран, интенсификация обменных процессов под действием облучения могут приводить к изменению электрических свойств семян и, как следствие, к воздействию на физиологическое состояние, всхожесть и энергию роста растений. Предложено физико-математическую модель электрических свойств биологической ткани семян. В этой модели клетки рассматриваются как параллелепипеды определенных размеров, окруженные внешними клеточными мембранами, которые, в свою очередь, окружены межклеточной средой. Между клетками находится среда, которая имеет активную проводимость. Внутренняя часть клетки также характеризуется активной проводимостью. Клеточная мембрана характеризуется комплексным сопротивлением, который имеет активную и емкостную составляющие. Теоретически обосновано и экспериментально показано изменение пассивных электрических характеристик семян под воздействием электромагнитного поля высокой частоты. Выявлено изменение диэлектрической проницаемости семян, их комплексного и активного сопротивления, поляризационного коэффициента, тангенса угла диэлектрических потерь в результате проведения электромагнитной стимуляции. Особенностью является то, что семена нельзя представить в виде однородного диэлектрика, в котором происходит только один из известных видов поляризации (электронная, дипольная, объемно-зарядная). В состав зерна входят биологические мембраны, состояние которых существенно влияет на электрические свойства. Степень поляризации мембран определенным образом изменяется под действием каких-либо внешних раздражителей. Установлено, что повышение комплексного сопротивления биологической ткани, увеличение поляризации клеточных мембран свидетельствует об интенсификации обменных процессов и как следствие приводит к стимуляции процесса прорастания семян и быстрой вегетации на ранних стадиях развития растений
Summary
ALTERATION OF ELECTRICAL PARAMETERS IN SEEDS OF MEDICINAL HERBS UNDER HIGH FREQUENCY IRRADIATION EXPOSURE
Solovieva N.V., Petrovskiy O. M., Kuznetsova T. Yu., Mischenko A.V.
Key words: electrical parameters, seeds, biological tissue, complex resistance, polarization of membranes, electromagnetic radiation.
The paper describes the process of changing the electrical properties of wheat seeds exposed to high-frequency electromagnetic irradiation. It has been proven that temperature is one of the factors influencing the consequences of pre-sowing seed treatment. It has been found out that along with heating, some other physical processes occur in the seed structure at the level of cell membranes and intramembranous transport. The transformation of protein structures, the polarization of cell membranes, and intensification of metabolic processes under the exposure to high-frequency irradiation can lead to an alteration in the electrical properties of seeds and, as a consequence, to an effect on the physiological state, similarity and growth energy of plants. The result of the action of a high-frequency electromagnetic field on the seeds depends on the electrical characteristics of the seeds. A physical and mathematical model of the electrical properties of biological seed tissue has been proposed. According to this model the cells are regarded as parallelepipeds of particular sizes surrounded by external cellular membranes, which, in turn, are surrounded by intercellular substance. This substance is characterized by considerable electrical conductivity. The interior of the cell is also characterized by high conductivity. The cell membrane is characterized by complex resistance having active and capacitive components. The change in the passive electrical characteristics of seeds exposed to high-frequency electromagnetic field has been theoretically grounded and supported by the experiments. This study has also demonstrated changes in the dielectric permeability of seeds, their complex and active resistance, polarization coefficient, and dielectric loss tangent as a result of electromagnetic stimulation. It is noteworthy that the seeds cannot be represented as a uniform dielectric in which only one of the known types of polarization (electronic, dipole, space-charge) occurs. The seed includes biological membranes, the state of which significantly affects the electrical properties. The degree of polarization of the membranes in a certain way changes due to the exposure of any external stimuli. It has been established that an increase in the complex resistance of the biological tissue, an increase in the polarization of cell membranes indicates an intensification of metabolic processes and, as a result, stimulates the process of seed germination and rapid vegetation in the early stages of plant development.
