bioloŠki u Činki neionizirnih elektromagnetnih...

Univerza v Ljubljani Fakulteta za elektrotehniko

Vildana Sulić

BIOLOŠKI UČINKI NEIONIZIRNIH

ELEKTROMAGNETNIH SEVANJ

Seminarska naloga pri podiplomskem predmetu BIOELEKTROMAGNETIKA

Nosilec predmeta doc. dr. Tadej Kotnik prof. dr. Dušan Fefer

Ljubljana, april 2008

KAZALO

POVZETEK...................................................................................................................................... 3

ABSTRACT ...................................................................................................................................... 4

1. UVOD...................................................................................................................................... 5

1.1. KAJ SPLOH JE IN KAKŠNE VRSTE EMS POZNAMO?.................................................... 5

1.2. BIOLOŠKI UČINKI NEIONIZIRNIH ELEKTROMAGNETNIH SEVANJ......................... 7

1.3. MOŽNI MEHANIZMI DELOVANJA ELEKTRIČNIH IN MAGNETNIH POLJ NA BIOLOŠKE SISTEME .......................................................................................................... 11

1.4. NAMEN NAŠIH EKSPERIMENTOV ................................................................................. 15

2. EKSPERIMENTALNI DEL............................................................................................... 16

2.1. PRIPRAVA IN POTEK POSKUSA...................................................................................... 16

2.2. TEST ŽIVLJENJSKE SPOSOBNOSTI ................................................................................ 20

3. REZULTATI ........................................................................................................................ 22

3.1. STATISTIČNA OBDELAVA IN PRIKAZ .......................................................................... 22

3.2. UGOTOVITEV...................................................................................................................... 38

4. ZAKLJUČEK....................................................................................................................... 39

5. LITERATURA ..................................................................................................................... 41

POVZETEK

V svetu potekajo številne znanstvene raziskave o možnih bioloških škodljivih učinkih

elektromagnetnih sevanj. Čeprav so znanstveniki opazili različne nelinearne učinke (polje

učinkuje pri določenih frekvencah ali amplitudah bolj kot pri drugih), pa mehanizmi

delovanja še niso povsem znani.

Rezultati raziskav vplivov polj na žive organizme so si pogosto nasprotujoči, neponovljivi,

pogosto se spregleda vedno prisotno zemeljsko magnetno polje ter hkraten obstoj električnih

in magnetnih polj, tudi eksperimentalni pogoji so ponavadi premalo določeni.

V seminarski nalogi smo se omejili na šibka magnetna polja ekstremno nizkih frekvenc (ENF

MP).

Predstavljene so študije zadnjih let ter možni mehanizmi delovanja električnih in magnetnih

polj na biološke sisteme.

Opisan je tudi poskus, kjer smo opazovali vpliv magnetnega polja s frekvenco 50 Hz in

različnih gostot magnetnega pretoka (50 µT, 100 µT, 300 µT, 1,2 mT in 4 mT) na biološke

parametre semena Pisum Sativum L. (grah).

Ugotovili smo, da imata največji vpliv na biološke parametre graha polji 300 µT in 1,2 mT.

Ta ugotovitev velja samo za opravljen poskus, ki je potekal v mesecu maju. V drugih letnih

časih bi polja drugače delovala na te parametre, zato bi bilo potrebno izvesti več takih

poskusov.

ABSTRACT Currently there are a lot of researches going on about possible biological harmful effects of

electromagnetic fields. Although the scientists have discovered different nonlinear effects of

electromagnetic field (EMF is affecting more at certain frequencies or amplitudes than at

others), whole effect is not known to us yet.

The majority of research results is being contrary and hard redo able. Further more, most of

the time the influence of the earth magnetic field and existence of both magnetic and electric

field is being forgotten.

This paper is focused to weak magnetic fields of extremely low frequencies (ELF MF).

The foreword includes a description of electromagnetic field and possible effects of

electromagnetic field on biological systems. It also includes a short description of possible

biological sensors, window effect and it provide information about few researches of useful

and harmful effects of low frequency electromagnetic fields

There is also a description of the experiment where we were observing the influence of

magnetic field of frequency 50 Hz and different densities (50 µT, 100 µT, 300 µT, 1,2 mT

and 4 mT) on biological parameters of the seed Pisum Sativum L. (peas).

Our data indicate that 300 µT and 1,2 mT have the biggest influence on biological parameters

of the seed Pisum Sativum L.. The finding is valid only for this experiment because effect of

magnetic field is also different regarding the season of the year. That is why more similar

experiments are needed.

1. UVOD

Elektromagnetna sevanja (EMS) so prisotna povsod v človekovem naravnem in bivalnem

okolju. Človek je izpostavljen EMS iz naravnih in umetnih virov. V primerjavi z naravnimi

sevanji je intenziteta umetno ustvarjenih sevanj močno narasla, saj se znanstveno-tehnološka

revolucija nezadržno nadaljuje in se srečujemo z novimi viri, ki uporabljajo različne dele

elektromagnetnega spektra. Glavni viri EMS, ki jim je človek izpostavljen, so: naprave za

proizvodnjo, prenos in uporabo električne energije, gospodinjska, industrijska in medicinska

oprema ter telekomunikacijske naprave (npr. mobilna telefonija, radijski in televizijski

oddajniki, radarji). Zaradi vedno večjega števila virov EMS se v javnosti širi zaskrbljenost, da

lahko izpostavljenost EMS škodljivo vpliva na zdravje.

1.1. Kaj sploh je in kakšne vrste EMS poznamo?

Elektromagnetno valovanje je valovanje električnega in magnetnega polja. Električno in

magnetno polje valujeta v smeri pravokotno eno na drugo in vzdržujeta druga drugo. V

prostoru se elektromagnetno valovanje širi s hitrostjo svetlobe v smeri, pravokotni na smer

električnega in magnetnega polja.

Poznamo več vrst elektromagnetnega sevanja, ki se ločuje predvsem glede na frekvence

valovanja katerega različni akterji oddajajo. EMS obsega frekvence v zelo širokem območju,

od 0 Hz (enosmerno polje) do ultra- visokofrekvenčnega polja frekvence več kot 1024 Hz

(kozmično sevanje). Meje med posameznimi frekvenčnimi območji niso natančno

opredeljene.

Slika 1: Delitev EMS glede na frekvenco

EMS delimo tudi na neionizirno in ionizirno sevanje. Razlika med njima je, da neionizirna

sevanja ne povzročajo sprememb v atomih, ker nosijo premalo energije, ionizirna sevanja pa

nosijo več energije, zato povzročajo spremembe v atomih. Zato je energija 12 eV sprejeta kot

mejna vrednost, pod katero ionizacija molekul pri normalnih okoliščinah ni možna. To

energijo ima foton pri UV spektru pri valovni dolžini približno 100 nm. Torej mejna vrednost

12 eV razmejuje neionizirno in ionizirno sevanje.

Skoraj vsa elektromagnetna sevanja, ki so čezmerna, lahko škodijo organizmu. Če smo preveč

izpostavljeni infrardečemu sevanju, si kožo opečemo, pri premočnem ultravijoličnem sevanju

pa koža pordeči. Ultravijolično sevanje, ki ne prodira globoko v kožo, povzroča v njenih

zgornjih plasteh vzbujanje (ekscitacijo) elektronov. Pri tem se orbitalni elektroni v atomih

dvignejo na višji energetski nivo. Ionizirno sevanje ima krajšo valovno dolžino kot druga

sevanja, s tem pa večjo energijo in prodornost, saj v snoveh prodre tudi več metrov daleč. Kot

pove že ime, povzroča to sevanje v snoveh poseben pojav, ki ga imenujemo ionizacija. Pri

tem pride v atomu do izbitja orbitalnega elektrona, zato se spremenita njegova struktura in

reaktivnost. Čeprav pri ionizaciji prihaja samo do interakcij z elektroni v atomih, te

povzročijo verižno reakcijo, prekinitev nekaterih vezi med molekulami, spremembe

biokemičnih poti, transformacije celic, zato vplivajo tako na organe kot na celotno telo.

Ionizirna sevanja lahko povzročajo mutacije v molekuli DNA in s tem povečajo tveganje za

transformacijo zdrave celice v rakavo.

Za neionizirna sevanja, to so elektromagnetna sevanja z daljšo valovno dolžino, pa to ne

velja, saj taka sevanja nimajo dovolj energije, da bi povzročila ionizacije.

1.2. Biološki učinki neionizirnih elektromagnetnih sevanj

Pri delovanju neionizirnih sevanj na organizme ločimo toplotno in netoplotno delovanje

oziroma mehanizme interakcije.

Pri termičnem delovanju se absorbirana elektromagnetna energija neionizirnega sevanja v

telesu ali materialu pretvori v toploto. Mehanizmi toplotnega delovanja elektromagnetnih polj

so dobro raziskani. Učinek je odvisen od lastnosti obsevanega materiala (tkiva), frekvence

sevanja, jakosti polja, sevalnega režima, pogojev okolja (temperatura, vlaga) in pri živih

organizmih od individualnih trenutnih sposobnosti in stanja organizma.

Razlog za zvišanje temperature so molekule dielektrične snovi (električni dipoli), ki se

orientirajo v smeri zunanjega visokofrekvenčnega električnega polja. Energija, ki je za to

potrebna se pretvarja v toploto. Ta pojav velja za frekvence nad 100 MHz in v bližnjem polju

anten (oddaljenost od izvora sevanja do λ/2π). Pri zelo nizkih frekvencah (pod 100 MHz)

lahko nastalo toploto zanemarimo.

Zvišanje temperature pospeši kemijske reakcije in denaturacijo proteinov. Majhno povečanje

temperature zviša stopnjo celične rasti, večje povečanje temperature pa povzroči celično smrt.

Mehanizmi delovanja polja v primeru netermičnega delovanja niso znani, med sodelujoče

mehanizme pa lahko štejemo električne in magnetne sile na nosilce nabojev, na primer ionske

delce in generiranje potencialnih razlik ter druge fizikalne in fiziološke mehanizme.

Mnogo raziskav kaže, da se pojavljajo biološki učinki tudi v pogojih, ko ni možno

visokofrekvenčno ali nizkofrekvenčno segrevanje teles. Vplivi se kažejo na celotnem spektru

elektromagnetnih polj, od enosmernih električnih in magnetnih polj do svetlobnega sevanja v

UV področju.

Na področju zelo nizkih frekvenc do 300 Hz je znan še en pojav, ki ne spada v toplotno

delovanje neionizirnih sevanj. To je električna vzdražljivost živčnih in mišičnih celic, ko

električni tokovi v telesu prekoračijo prag vzdražljivosti teh struktur. Sile v dovolj močnem

električnem polju delujejo tudi na dlake in lase tako, da povzročajo vibracije, ki jih človek

zaznava in se pri tem neugodno počuti.

V zadnjem času število objavljenih raziskav, ki opisujejo interakcije na vseh bioloških ravneh

(od enostavnih biokemičnih reakcij prek rastlin, mikroorganizmov, tkiv, živcev, nižjih živali,

vse do sesalcev in človeka) narašča. Rezultati so si pogosto nasprotujoči, saj splošno sprejeta

teorija o interakcijah ne obstaja, pogosto se spregleda vedno prisotno zemeljsko magnetno

polje ter hkraten obstoj električnih in magnetnih polj ali pa so eksperimentalni pogoji premalo

določeni.

Rezultati raziskav kažejo, da šibka polja lahko omogočijo ali pospešijo razvoj obolenja ali

nenormalnega delovanja organizma. Verjetno je zelo pomembno vprašanje komunikacij med

celicami, ki potekajo preko struktur v celični membrani, ki zagotavljajo električne in kemične

povezave med celicami in celoto.

Nekaj modelov interakcije neionizirnih sevanj in bioloških sistemov obstaja, vendar nobeden

ne razlaga zadovoljivo vseh učinkov, ki so jih opazili pri poskusih. Znano je, da se živi

organizmi odzivajo na neionizirna sevanja močno nelinearno in da so občutljivi tudi na zelo

nizke gostote magnetnega polja (nekaj nT). Kljub temu pa še ni znana povezava med

izmerjenim sevanjem, ki mu je organizem izpostavljen, in njegovim biološkim učinkom.

Potrebno bi bilo razviti nov merilni sistem, kjer bi imeli organizmi sami vlogo merilnega

senzorskega elementa. Takšen sistem imenujemo biološki senzorski sistem (Jeglič et al.,

1994).

Obstaja že nekaj opisanih primerov biološkega senzorskega sistema kot so: kaleča semena

navadne smreke- kjer je parameter, ki naj bi pokazal biološki učinek, dolžina korenine vsake

kalice (Jerman et al.,1992; Ružič et al., 1993); Lepidium sativum L. (vrtna kreša)- kjer so

raziskave pokazale konsistentne in ponovljive rastne učinke sinusoidnega magnetnega polja s

frekvenco 50 Hz in močjo 100 µT, s katerim so na kalice vplivali pred toplotnim šokom

(420C). To magnetno polje vpliva na kalice kot blag stres in tako inducira zaščitne faktorje v

rastlini, le- ti potem ščitijo kalico pred toplotnim stresom, za katerega je znano, da inhibira

rast. Magnetno polje vpliva stimulativno na dolžino kalic le v primeru, če so le- te

izpostavljene stresu (Ružič in Jerman, 2002). Takšno vedenje rastlin je že dalj časa znano iz

študij o učinkih multiplih okoljskih stresov, saj izpostavljanje rastlin šibkejšemu stresu

inducira odpornost na prihajajočo obliko stresa (Sabehat et al.,1998). Občutljiv biološki

senzor je tudi fosforilacija miozina. Prednost tega sistema je ta, da je izpostavljen volumen

relativno majhen (100 µl), kar nam da relativno usmerjeno polje (Markov, 2004).

Številni eksperimenti poročajo o vplivih neionizirnih sevanj na delovanje, izločanje in

transport hormonov. Mnogo poročil s tega področja kaže na obstoj okenskega efekta, ki je

lahko amplitudnega ali frekvenčnega značaja.

Objekt naj bi se v okolici posebne amplitude oziroma frekvence odzival bolj burno.

(resonančni odziv). Zukov (1999) je pri svojih sistematičnih študijah ugotovil, da je

terapevtski učinek magnetnega polja največji pri 10 - 15 mT. Markov (2004) predlaga kot

možno orodje za raziskovanje okenskega efekta fosforilacijo miozina. Gre za občutljiv

biološki senzor. Pri raziskavah izpostavljanju miozina poljem od 0,1 do 55 mT je Markov

ugotovil, da se pojavita dva amplitudna maksimuma (15 mT in 45 mT), pri poljih s frekvenco

120 Hz in gostoti 5 – 25 mT se je pojavil izrazit maksimum in sicer pri 15 mT. Pri študijah in

vivo: koagulacija in antikoagulacija krvi sta Markov in Todorov izmed desetih različnih

amplitud magnetnega polja opazila ponovno dva maksimuma in sicer pri 15 mT (AC, 50 Hz;

nivo fibrinogena) in pri 45 mT (DC; protrombinski čas). Tudi pri raziskavi proizvodnje

proteinov in nukleinskih kislin v kulturi Candida tropicalis poročajo o maksimumu pri 45

mT, pri izpostavljenosti poljem med 10 in 60 mT. Obstajata dve amplitudni okni in pred

terapevtsko uporabo je potrebno še raziskati vpliv na vsak organ.

Veliko študij je pokazalo, da so biološki sistemi razvili posebna amplitudna okna za magnetno

polje. Ta okna bi morala biti upoštevana kot priložnost za dan biološki sistem, da reagira na

zunanje magnetno polje in zagotovi pravilno delovanje celotnega sistema oziroma določenega

dela sistema.

Vedno več raziskav na rastlinah, bakterijah in živalih potrjuje ugotovitve, da neionizirna

sevanja vplivajo na bistvene življenjske procese v živih organizmih, kot so hormonski,

genetski, regulacijski, imunski itd.. Včasih se kažejo hude posledice šele po več generacijah.

Pri nekaterih organizmih, npr. pri človeku, se kažejo velike kompenzacijske sposobnosti. Te

kompenzacije pa pomenijo veliko obremenitev za organizem.

Delovanje neionizirnih sevanj je odvisno od mnogih dejavnikov, kot so dielektrične,

paramagnetne, feromagnetne in diamagnetne lastnosti živih organizmov, komunikacije

znotraj celice in med celicami v obliki kemičnih in elektromagnetnih signalov, bioresonanca.

Biološki vplivi elektromagnetnih polj nizkih frekvenc so v nekaterih primerih koristni in v

drugih škodljivi. Dobro raziskan koristen vpliv je npr. preprečevanje osteopenie in celjenje

zlomljenih kosti (Magee et al.,1991; Brighton et al., 1991; Blank, 1991; Mammi, 1991),

regeneracija živcev (Subramanian et al., 1991; Sisken, 1991) s pomočjo magnetnega polja,

pozitivni vplivi izmeničnega ali statičnega polja na paciente s kronično bolečino v mišicah

(Binder et al., 1984; Leclair in Bourgouin, 1991; Varcaccio- Garofalo et al., 1995; Rigato et

al., 2002; Thuile in Walzl, 2002).

Šibka elektromagnetna polja lahko povzročijo spremembo vezave Ca2+ na površini

membrane, supresijo citotoksičnosi T- limfocitov, inhibirajo aktivacijo limfocitov,

redistribucijo receptorjev na površini membrane in zmanjšajo življenjski čas ligand-receptor

kompleksov. Učinki elektromagnetnih polj, kot so spremembe vezave ionov na membranske

molekule in modifikacija interakcije ligandov z membranskimi proteini na površini celične

membrane, lahko sprožijo transmembranske pojave, kot sta spremenjen tok ionov prek

membrane in spremenjena elektrokonformacija membranskih proteinov. Ti dogodki pa lahko

vplivajo na citoplazmatske koncentracije biološko pomembnih sekundarnih prenašalcev, npr.

Ca2+ in cikličnih nukleotidov, ki regulirajo sintezo makromolekul, nadzorujejo celično rast in

funkcijsko stanje.

Med številnimi raziskavami, ki opisujejo biološke učinke izpostavljenosti časovno

spreminjajočim se elektromagnetnim poljem ekstremno nizkih frekvenco so: vpliv ENF

magnetnega polja na spolne hormone in druge parametre plodnosti (Al- Akhras et al., 2001),

povečanje kinematičnih parametrov spermatozoidov (Iorio et al., 2006), stresni dejavnik za

bakterijo E.coli (Cellini et al.,2008), vpliv na izločanje melatonina pri živalih, kar lahko

povzroči razne degenerativne bolezni (Noonan et al., 2002), večja dovzetnost za razvoj

levkemije pri otrocih, ki so izpostavljeni EMP daljnovodov ter pri odraslih, ki so EMP

izpostavljeni pri delu (Lin in Lee, 1994; Wartenberg, 2001), zmanjšanje katalitične aktivnosti

encima calpain (Franca Salamino et al., 2006), različni vplivi na aktivnost glukoze- oksidaze

(Portaccio et al., 2003, 2005), višja frekvenca kromatidnih menjav na celico (Wahab et al.,

2006), spremembe na celicah nevroblastoma (Falone et al., 2007), vpliv na Kaposijev sarkom

(Pica et al., 2005), poškodbe DNA (Murphy et al., 1993; Verschaeve, 1995; Juutilainen in

Lang, 1997; McCan et al., 1998; Hone et al., 2003; Wolf et al., 2005, Winker et al., 2005)

obstaja pa tudi vrsta raziskav, ki okvar na DNA zaradi izpostavljenosti ENF polju ni potrdila

(Testa et al., 2004), ... .

Na voljo ni trdnih dokazov, da bi izpostavljenost nizkofrekvenčnim EMP doma in v okolju

povzročala raka, druge negativne vplive na živčni sistem, razmnoževanje in razvoj.

1.3. Možni mehanizmi delovanja električnih in magnetnih polj na biološke sisteme

Obstaja vsaj osem modelov, ki opisujejo netermične vplive neionizirnih sevanj na žive

organizme in ki predpostavljajo, da efekte povzroča pretvorba energije, resonančna

interakcija, kumulativni procesi ali ojačevanje razmerja signal – šum. Elektromagnetno polje

se lahko ujema z resonančno frekvenco (»okenski efekt«) biosistema in s tem zagotovi

energijo za neko biokemično reakcijo.

Na telo lahko delujejo električna ali magnetna polja, ali obe hkrati. Eno in drugo polje

povzroči v telesu električne tokove, ki pa tečejo v različnih smereh, čeprav imata obe polji

enako smer. Razmere so odvisne seveda tudi od tega ali so polja enosmerna, izmenična,

visoko ali nizkofrekvenčna.

Električno polje, ki povzroči v bioloških snoveh električni tok, tudi samo vpliva na celične

receptorje, ki prenašajo informacije iz zunanjosti v notranjost celice. Čeprav so učinki dokaj

majhni, bi lahko prišlo do vplivov na delovanje receptorjev ali na encimske procese s tem pa

na celični metabolizem. Na magnetno inducirane tokove v fluidnem mediju z disociiranimi

ioni vplivajo lahko tudi difuzijski tokovi, ki so posledica spreminjanja prostorske gostote

nabojev. Ker med magnetnimi polji in tokovi, ki jih to polje v snovi inducira, delujejo sile, pa

nastanejo tudi pritiski, ki delujejo na dano strukturo, ker imajo ob določenih pogojih tudi ti

pritiski lahko konstantno smer, čeprav jih generira izmenično polje.

Najenostavnejši primer učinkov, ki jih magnetno polje povzroči v bioloških snoveh

neposredno in ne prek induciranih električnih polj in tokov je delovanje magnetne sile na

električno nabit delec- ion. Izhajamo iz Lorentzove sile na gibajoče nabite delce:

)( BvqF

×⋅=

(1)

Če sta smeri hitrosti gibanja nabitega delca in polja druga na drugo pravokotni je Lorentzova

sila največja. Posledica je pojav, ki ga imenujemo ciklotronska resonanca.

Ciklotronska resonanca (Cyclothron resonance- CR; leta 1985 je Liboff predstavil ionsko-

ciklotronsko-resonančni model)

Delec z nabojem q in hitrostjo v v polju B se bo gibal po krožnici (v vakuumu) z radijem

R = vm / qBs (2)

in s kotno hitrostjo ωc m

Bq s

c

⋅=ω (3)

q [As]..............naboj

v [m/s]............hitrost

m [kg].............masa

Bs [T]..............gostota magnetnega pretoka statičnega magnetnega polja

Če je v ciklotronu prisotno tudi električno polje ali pa je inducirano z izmeničnim magnetnim

poljem B = B0ejωt, ki ima isto smer kot statično magnetno polje Bs, tangencialna hitrost delca

narašča in s tem tudi R. Opazili so, da so ciklotronske frekvence fc = ωc/2π mnogih fiziološko

pomembnih ionov v zemeljskem magnetnem polju okrog 50 µT pod 100 Hz.

Kombinacija sinusnega magnetnega polja z enosmernim zemeljskim magnetnim poljem naj bi

dala ciklotronske resonančne pogoje za ione.

Parametrična resonanca (Parametric resonance- PR; leta 1991 je Lednev predstavil ta

model)

Po Lednevu lahko za ion s šibko vezjo v proteinih, kot je primer Ca2+ v calmodulinu,

uporabimo model nabojnega oscilatorja. Če statičnemu magnetnemu polju paralelno dodamo

izmenično, istega velikostnega razreda, potem skupaj vplivata na razdelitev vibracijskih

energijskih nivojev (ločenih med seboj s fc), verjetnost prehoda z enega nivoja na drug se

poveča. Učinke lahko pričakujemo pri ciklotronski frekvenci fc in njenih višje harmonskih

komponentah 2fc,, 3fc ... ta teorija je pomembna predvsem za Ca2+ ione, ki vplivajo na številne

fiziološke procese.

Eksperimenti s kemičnimi reakcijami proteinov v prisotnosti statičnih in izmeničnih

magnetnih polj so potrdili učinke teh polj na primeru fosforilacije miozina v prisotnosti

calmodulina. Calmodulin pa je v živih organizmih redno prisoten in bistven za delovanje

celic. Vpliva na številne encime, ki so odvisni od Ca2+ in uravnava njihovo aktivnost. Ker je

delovanje molekule calmodulina- CaM na encime zelo odvisno od lokacije in ustrezne vezi

Ca2+ iona v molekuli, naj bi magnetna polja, ki vplivajo na Ca2+ vezi v molekuli CaM vplivala

na številne fiziološke procese.

In še nekaj modelov na kratko:

Larmorjeva precesija (Larmor precession- LP; D. Edmonds)

Larmorjev teorem bi lahko bil primeren za napovedovanje obnašanja nabitih delcev ob

zunanjem magnetnem polju.

Energija potrebna za interakcijo s poljem, je zelo majhna v primerjavi z energijo, potrebno za

prenos naboja. S temi predpostavkami bi lahko razložili vezavo Ca2+ na calmodulin, ki je

odgovoren za fosforizacijo lahke verige miozina. Druga možna razlaga je koherentno gibanje

ionov v Debye sloju okoli negativno naelektrenega telesa.

Povezava med napetostjo in obliko (Electroconformational coupling - ECC; 1986 Astumian

in Tsong in razširjena 1991 Markin)

Temelji na povezavi med hitro spremembo transmembranske napetosti in zakasnjenimi

spremembami oblike določenih biopolimerov. Največja vrednost transmembranske napetosti

nastopa v smeri, vzporedni zunanjim poljem. Ravnotežje se zaradi zunanjega polja zamakne.

Ko se sistem vrača s svoje prvotno stanje se sprošča energija. Periodična motnja, ki jo

povzroči izmenično polje, požene pretok encimov in s tem transport iz izvenceličnega

prostora v citoplazmo.

Model je razširjen z mehanizmi preusmerjanja ionov. Nastopi aktivni transport in energija se

lahko prenaša z zunanjega izmeničnega polja na koncentracijski gradient. V nekaterih

primerih se lahko energija prenaša celo v obe smeri.

Oscilatorna zapora aktivacije (Oscillatory activation barrier - OAB; V. Markin in T. Tsong)

Ta model je sposoben razložiti vplive polj, ki so po amplitudi nekaj velikostnih razredov nižja

od polj, ki jih razlaga ECC model. Temeljni princip je elektrostatična interakcija med

encimom in substratom. OAB ima za ločitev produktov notranjo karakteristično frekvenco

f0 = ω0 / 2π. Če ima zunanje izmenično polje frekvenco blizu f0 lahko nastopi resonanca.

Tripoložajni Zeemanov model (Zeeman three- state Coulombic- ZTS; A. Chiabrera in B.

Bianco)

Temelji na ideji mikroelektroforetskih pogojev in povezovalne kinetike ionskih prenašalcev

sporočila (Ca2+) na mestih proteinskega receptorja (ligand- receptor). Chiabrera in Bianco sta

ugotovila, da ionska dinamika dobljena z vpeljavo Lorentzove sile v klasično Langevinovo

enačbo, ne daje fizikalno verjetnega modela za razlago rezultatov vseh poskusov. Z

upoštevanjem endogenega polja v kompleksu ligand- receptor, podobnem OAB modelu, je

izračunan kvantni model, ki je osnovan na šibkih Zeeman- Stark efektih.

Uporabljena je metoda operatorja gostote z vpeljavo ustrezne življenjske dobe, ki upošteva

termični beli šum (interakcije iona z molekulami vode).

To zaprto obliko izražave kot funkcije ligand-receptor parametrov lahko razširimo na gibanje

ionov skozi membranski kanal.

Polarizacijska sila (Polarisation force- PF; K. McLeod)

Model upošteva fizične ojačitve na površini celice, ki nastopijo zaradi gradienta polja v

nehomogenem polarizacijskem mediju.

Pomembna predpostavka tega modela je, da je celica sposobna začasno združiti energijo

zunanjega polja v dolgoročno spremembo celične oblike, kar lahko zaznamo s konfokalno

mikroskopijo (vrsta svetlobne mikroskopije).

Impedanca skupine celic (Cell array impedance- CAI; A. Pilla)

Temelji na dodajanju prostorske ojačitve zunanjega polja, če so celice povezane tesno skupaj.

Energija se lahko prenaša vzdolž verige biopolimerov (proteini, DNA) po nelinearnem

mehanizmu, ki destabilizira občutljiv notranji samooscilirajoči sistem.

1.4. Namen naših eksperimentov

Eksperimentalno delo pri raziskovanju vpliva neionizirnih sevanj na žive sisteme se srečuje z

dvema glavnima težavama. Prva je ozadje neionizirnega sevanja in druga natančna kontrola

eksperimentalnih elektromagnetnih polj.

Na področju neionizirnih sevanj bi potrebovali neko vrsto biološkega senzorja, ki bi lahko

zaznaval in meril biološke vplive elektromagnetnega sevanja, ki jih povzroča določen vir

sevanja.

V tej seminarski nalogi je kot primer opisan en celoten poskus, kjer smo spremljali kaljenje in

rast semena Pisum Sativum L. v ENF magnetnem polju. Potrebno bi bilo izvesti večje število

takih poskusov, da bi lahko z večjo gotovostjo ugotavljali, če in kako polje frekvence 50 Hz

in različnih gostot magnetnega pretoka (50 µT, 100 µT in 300 µT ter 1,2 mT in 4 mT) vpliva

na dolžino stebla, glavne korenine in koreninskega spleta, število nodijev in listov ter na

svežo in suho maso korenin in poganjkov.

2. EKSPERIMENTALNI DEL

2.1. Priprava in potek poskusa

Vrsta graha: grah Čudo Amerike (Pisum sativum l.), srednje visok, kaljivost 93 %. Seme kali

8- 10 dni.

Število uporabljenih semen na posodo: 21 (naključno izbrana), razporejena po vzorcu

prikazanem na spodnji sliki.

Slika 2: Vzorec sajenja

Sajenje: 2 cm v globino (najbolje svinčnik), celotna globina peska približno 8 cm

Podlaga: fini kremenov pesek, zrnavost: 0 - 1 mm, proizvajalec: Kema Puconci

Prostor: rastne komore na fakulteti za biologijo

Posoda: 6 plastičnih posod s premerom 29 cm in višino 10,7 cm, 5l

Obsevanje: 5 tuljav s premerom 30 cm in višino 5 cm

vezje na plošči (za polja 50, 100 in 300 µT)

transformator 220 V, 2 x 66V, variak, drsni upor 22 Ω (za polji 1,2 mT in 4 mT)

Magnetno polje: B1 = 0 µT (kontrola; samo zemeljsko magnetno polje)

B2 = 50 µT

B3 = 100 µT

B4 = 300 µT

B5 = 1,2 mT

B6 = 4 mT

Termometer za merjenje temperature prostora in zemlje.

Merilec za merjenje vlage prostora.

Vsi poskusi potekajo v rastnih komorah, ki imajo konstantno temperaturo, vlago in osvetlitev.

0. dan (začetek poskusa):

• semena namočimo v vodo za 1 uro,

• vsako posodo napolnimo s kremenčevim peskom (globina cca. 8 cm oz. 6 zvrhanih

oranžnih posod),

• pesek zalijemo z 2 dcl vode

• s svinčnikom naredimo 2 cm globoke luknje po zgoraj narisanem vzorcu,

• razporedimo semena po posodah in jih rahlo potisnemo v luknje ter zakrijemo s

peskom.

Vsak dan spremljamo

• temperaturo zraka,

• temperaturo zemlje,

• vlago v prostoru,

• število vzklilih semen in

• dolžino stebel že vzklilih semen.

Semena tudi vsak dan zalijemo z enako količino (najbolje 1 dcl plastičen kozarec z

naluknjanim dnom) vode za vse posode.

7. in 14. dan poskusa semena zalijemo s hranilom (pripravimo raztopino 1 dcl hranila ter 9 dcl

destilirane vode → 10 %).

21. dan (konec poskusa):

• poberemo rastline (vsako rastlino operemo pod tekočo vodo)

• vsaki rastlini izmerimo dolžino koreninskega spleta, glavne korenine in stebla ter

preštejemo število nodijev in listov

• ločimo poganjke in korenine (seme vržemo stran)

• stehtamo poganjke in korenine za vsako rastlino posebej (sveža masa)

• vsak poganjek in vsako korenino posebej zavijemo v prej označeno alu folijo in

zmrznemo s pomočjo tekočega dušika. Vse skupaj damo v zamrzovalnik.

• liofiliziranje - gre za postopek sušenja v zmrznjenem stanju in pri močno znižanem

tlaku. V takih razmerah voda iz vzorca sublimira.

• ponovno stehtamo poganjke in korenine za vsako rastlino posebej (suha masa)

• priprava vzorcev (poganjkov) za vsebnost fotosintetskih pigmentov (klorofil):

• združimo več poganjkov skupaj (5 skupin za vsako posodo; semena št. 1 - 4,

• 5 - 8, 9 - 12, 13 - 16 in 17 - 20) in jih stremo v prah

• iz vsake skupine stehtamo 50 mg v prah zmletih poganjkov in skupaj s 5 ml

• 80 % acetona damo v centrifugirke

• pokrite centrifugirke pustimo 1 noč v hladilniku

• vortex

• centrifugiranje (približno 2 min)

• spektrofotometer:

• iz centrifugirke prelijemo v menzuro samo tekočino (usedlina mora

ostati v centrifugirki)

• če ni 5 ml tekočine v menzuri, dodamo aceton

• s to mešanico napolnimo kiveto in jo postavimo v spektrofotometer

• pred testiranjem vzorcev moramo vedno opraviti slepi test (samo

aceton)

• priprava vzorcev (korenin) za minerale

Slika 3: deli Pisum Sativum

tendril

leaflet

nodes

compound leaf

Pisum Sativum

2.2. Test življenjske sposobnosti

Včasih je treba preveriti tudi, kako je s kaljivostjo oziroma z viabilnostjo semen, ki jih

uporabljamo.

Viabilno seme je tisto, ki je živo in je zmožno katalizirati metabolične reakcije, potrebne za

kalitev in rast rastline. Seme je lahko viabilno, vendar ne more kaliti, ker so lahko procesi kalitve

blokirani zaradi fizikalnih ali kemičnih inhibitorjev kot v primeru dormance (stanje zmanjšane

metabolne aktivnosti, ki rastlini omogoča preživetje neugodnih rastnih razmer; do stanja

dormance pride zaradi delovanja nizkih temperatur in kratkih dni). V praksi je viabilnost semena

enačena z zmožnostjo kalitve.

TETRAZOLNI TEST (hitri test viabilnosti):

• 100 semen namočimo čez noč (omogočimo imbibicijo - prepojenost).

• Semena prerežemo (bodisi prečno bodisi longitudinalno- izpostavimo embrij) na

polovico in eno polovico zavržemo.

• Polovico semena položimo v petrijevko, ki jo zalijemo z 1 % 2,3,5

triphenyenyltetrazolium chloride (sol), ki je brezbarvna raztopina, in pustimo stati 4 ure.

• Med penetracijo v živo celico pride do redukcije tetrazolnega klorida z vodikom, ki je

rezultat delovanja dehidrogenaznih encimov, v (triphenyl) formazon, ki je rdeča, v vodi

netopna, oborina. Reakcija poteče znotraj ali v bližini živih celic, ki v procesu dihanja

sproščajo hidrogen. Zdrava tkiva so torej rdeče barve. Poškodovana semena so hitro

temno rdeče obarvana, »mrtva« pa ostanejo bele barve.

• Semena pregledamo pod lupo in preštejemo semena, ki so se obarvala rdeče. Rezultate

podamo v procentih viabilnih (živih) semen.

Primer: Vrsta: Pisum sativum

Datum: 11.5.2007

Tabela 1: Tetrazolni test – hitri test viabilnosti

Število testiranih semen

Rdeče obarvana semena = viabilna

semena

Neobarvana semena = neviabilna semena

% viabilnosti

20 20 0 100 20 20 0 100 20 20 0 100 20 18 2 90 20 15 5 75

Skupna viabilnost je 93 %.

TEST KALJIVOSTI (7. dan):

• V vsako petrijevko damo namočen filter papir in 20 semen.

• Po 7 dneh preštejemo semena, ki so vzklila (imajo vsaj korenino).

Tabela 2: Test kaljivosti

Število testiranih semen

Število vzklilih semen

Število nevzklilih semen

% kaljivosti

20 16 4 80 20 18 2 90 20 19 1 95 20 19 1 95 20 19 1 95

Skupna kaljivost je 91 %.

3. REZULTATI

3.1. Statistična obdelava in prikaz

Naši podatki za statistično obdelavo so bili:

• dolžine stebel za 5., 6., 7., 11., 13., 17., 19. in 20. dan (zadnji dan poskusa),

• dolžina glavne korenine,

• dolžina koreninskega spleta (najdaljša korenina),

• število nodijev,

• število listov,

• sveža masa korenin in poganjkov,

• suha masa korenin in poganjkov,

• vsebnost fotosintetskih pigmentov.

Za te podatke smo izračunali naslednje statistične vrednosti:

• povprečno vrednost ∑=

=

N

i

ixN

x1

1

• standardno deviacijo =σ + 2σ , pri čemer je σ2 varianca ∑

=

−

−

=

N

i

i xxN 1

22

)(1

1σ

• signifikantnost - pomeni stopnjo dokazljivosti neke hipoteze. Če predpostavimo neko

hipotezo, je potrditev te hipoteze podana z verjetnostjo:

NrrN

NrP

2

1

!)!()( ⋅

⋅−

=

N.........število vseh rezultatov

r...........število rezultatov, ki potrjujejo hipotezo.

Statistično značilnost sprememb vrednosti parametrov smo ugotavljali s parametričnim t- testom

za en vzorec. Pri ugotavljanju značilnih statističnih povezav, oziroma razlik med parametri, smo

uporabljali stopnjo značilnosti pod 5 % (P < 0,05). V primeru, da je P < 0,05 sledi, da se

parametra med sabo statistično dovolj razlikujeta, da lahko trdimo, da je eden večji oziroma

manjši kot drugi. Pri tem smo si pomagali s programom SigmaStat 3.5 demo.

Naslednji grafi prikazujejo samo tiste parametre, kjer je pri primerjavi med posameznimi

skupinami (Kontrola, 50 µT, 100 µT, 300 µT, 1,2 mT in 4 mT) prišlo do signifikantnih razlik,

torej do takih razlik, kjer lahko statistično trdimo, da je nek parameter večji oziroma manjši od

drugega.

V vsaki skupini smo imeli 21 vzorcev (semen).

5. dan - povprečna dolžina stebel

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

K 50 mikroT 100 mikroT 300 mikroT 1,2 mT 4 mT

skupine

[cm

]

Gr

af 1: Povprečja in standardne deviacije dolžin stebel na 5. dan poskusa.

Tabela 3: Holm- Sidak metoda primerjave med skupinami; P = 0,05; signifikantne razlike

so povdarjene

Kontrola 50 µT 100 µT 300 µT 1,2 mT 4 mT

Kontrola 0,145 0,108 0,548 0,124 0,589

50 µT 0,145 0,882 0,04 0,01 0,054

100 µT 0,108 0,882 0,028 0,007 0,039

300 µT 0,548 0,04 0,028 0,259 0,979

1,2 mT 0,124 0,01 0,007 0,259 0,267

4 mT 0,589 0,054 0,039 0,979 0,267


0

2

4

6

8

10

12

14

16

18


skupine

[cm

]

Graf 2: Povprečja in standardne deviacije dolžin stebel na 6. dan poskusa.


so povdarjene


Kontrola 0,248 0,341 0,506 0,013 0,653

50 µT 0,248 0,044 0,600 0,001 0,474

100 µT 0,341 0,044 0,114 0,134 0,170

300 µT 0,506 0,600 0,114 0,002 0,835

1,2 mT 0,013 0,001 0,134 0,002 0,004

4 mT 0,653 0,474 0,170 0,835 0,004


0

5

10

15

20

25


skupine

[cm

]

Gr



so povdarjene


Kontrola 0,028 0,063 0,385 0,951 0,983

50 µT 0,028 0,001 0,157 0,035 0,022

100 µT 0,063 0,001 0,006 0,059 0,059

300 µT 0,385 0,157 0,006 0,429 0,359

1,2 mT 0,951 0,035 0,059 0,429 0,933

4 mT 0,983 0,022 0,059 0,359 0,933


0

5

10

15

20

25

30

35

40

45


skupine

[cm

]



so povdarjene


Kontrola 0,940 0,983 0,008 0,004 0,521

50 µT 0,940 0,958 0,006 0,003 0,473

100 µT 0,983 0,958 0,008 0,004 0,513

300 µT 0,008 0,006 0,008 0,769 0,040

1,2 mT 0,004 0,003 0,004 0,769 0,021

4 mT 0,521 0,473 0,513 0,040 0,021

13. dan - povprečna dožina stebel

0

10

20

30

40

50

60


skupine

[cm

]

Gr



so povdarjene


Kontrola 0,505 0,988 0,034 0,001 0,887

50 µT 0,505 0,525 0,006 0,001 0,420

100 µT 0,988 0,525 0,037 0,001 0,879

300 µT 0,034 0,006 0,037 0,145 0,047

1,2 mT 0,001 0,001 0,001 0,145 0,001

4 mT 0,887 0,420 0,879 0,047 0,001


0

10

20

30

40

50

60

70

80


skupine

[cm

]



so povdarjene


Kontrola 0,558 0,985 0,0104 0,00000502 0,267

50 µT 0,558 0,574 0,00254 0,000000837 0,582

100 µT 0,985 0,574 0,0130 0,00000858 0,270

300 µT 0,0104 0,00254 0,0130 0,0313 0,000481

1,2 mT 0,00000502 0,000000837 0,00000858 0,0313 0,000000102

4 mT 0,267 0,582 0,270 0,000481 0,000000102


0

10

20

30

40

50

60

70

80

90


skupine

[cm

]

Gr



so povdarjene


Kontrola 0,367 0,460 0,248 0,00849 0,0102

50 µT 0,367 0,877 0,0436 0,000564 0,0970

100 µT 0,460 0,877 0,197 0,00604 0,0169

300 µT 0,248 0,0436 0,197 0,141 0,000292

1,2 mT 0,00849 0,000564 0,00604 0,141 0,000000612

4 mT 0,0102 0,0970 0,0169 0,000292 0,000000612


0

20

40

60

80

100

120


skupine

[cm

]

Gr



so povdarjene


Kontrola 0,987 0,916 0,0114 0,000150 0,623

50 µT 0,987 0,931 0,0142 0,000227 0,621

100 µT 0,916 0,931 0,0164 0,000258 0,555

300 µT 0,0114 0,0142 0,0164 0,173 0,00253

1,2 mT 0,000150 0,000227 0,000258 0,173 0,0000205

4 mT 0,623 0,621 0,555 0,00253 0,0000205

povprečna dolžina najdaljše korenine

0

50

100

150

200

250


skupine

[cm

]

Gr

af 9: Povprečja in standardne deviacije dolžin najdaljše korenine.


so povdarjene


Kontrola 0,414 0,136 0,000275 0,00163 0,573

50 µT 0,414 0,495 0,00417 0,0195 0,802

100 µT 0,136 0,495 0,0283 0,103 0,352

300 µT 0,000275 0,00417 0,0283 0,514 0,00196

1,2 mT 0,00163 0,0195 0,103 0,514 0,00989

4 mT 0,573 0,802 0,352 0,00196 0,00989

povprečna dolžina glavne korenine

0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

200


skupine

[cm

]

Gr

af 10: Povprečja in standardne deviacije dolžin glavne korenine.


so povdarjene


Kontrola 0,421 0,610 0,00239 0,0324 0,262

50 µT 0,421 0,205 0,0216 0,158 0,746

100 µT 0,610 0,205 0,000772 0,0124 0,118

300 µT 0,00239 0,0216 0,000772 0,427 0,0473

1,2 mT 0,0324 0,158 0,0124 0,427 0,267

4 mT 0,262 0,746 0,118 0,0473 0,267

povprečno število listov

0

5

10

15

20

25


skupine

šte

vil

o

Graf 11: Povprečja in standardne deviacije števila listov.


so povdarjene


Kontrola 0,410 0,870 0,163 1,000 0,00276

50 µT 0,410 0,334 0,562 0,410 0,000196

100 µT 0,870 0,334 0,128 0,870 0,00570

300 µT 0,163 0,562 0,128 0,163 0,0000257

1,2 mT 1,000 0,410 0,870 0,163 0,00276

4 mT 0,00276 0,000196 0,00570 0,0000257 0,00276

povprečna sveža masa korenin

0

0,5

1

1,5

2

2,5

3

3,5


skupine

[g]

Gr

af 12: Povprečja in standardne deviacije sveže mase korenin.


so povdarjene


Kontrola 0,272 0,000277 0,000000395 0,00283 0,821

50 µT 0,272 0,0101 0,0000482 0,0588 0,387

100 µT 0,000277 0,0101 0,110 0,463 0,000704

300 µT 0,000000395 0,0000482 0,110 0,0197 0,00000139

1,2 mT 0,00283 0,0588 0,463 0,0197 0,00622

4 mT 0,821 0,387 0,000704 0,00000139 0,00622

povprečna sveža masa poganjkov

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

1,2


skupine

[g]

Gr

af 13: Povprečja in standardne deviacije sveže mase poganjkov.


so povdarjene


Kontrola 0,577 0,269 0,000251 0,00294 0,354

50 µT 0,577 0,588 0,00184 0,0162 0,142

100 µT 0,269 0,588 0,00914 0,0612 0,0448

300 µT 0,000251 0,00184 0,00914 0,416 0,00000771

1,2 mT 0,00294 0,0162 0,0612 0,416 0,000126

4 mT 0,354 0,142 0,0448 0,00000771 0,000126

povprečna suha masa korenin

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

1,2

1,4


skupine

[g]

Gr

af 14: Povprečja in standardne deviacije suhe mase korenin.


so povdarjene


Kontrola 0,0522 0,0129 0,000391 0,0265 0,742

50 µT 0,0522 0,578 0,0974 0,760 0,0255

100 µT 0,0129 0,578 0,268 0,797 0,00564

300 µT 0,000391 0,0974 0,268 0,154 0,000142

1,2 mT 0,0265 0,760 0,797 0,154 0,0121

4 mT 0,742 0,0255 0,00564 0,000142 0,0121

povprečje absorbcije fotosintetskih pigmentov; 647 nm

0

0,5

1

1,5

2

2,5


skupine

Gr

af 15: Povprečja in standardne deviacije absorbcije fotosintetskih pigmentov pri 647 nm.


so povdarjene


Kontrola 0,0172 0,566 0,219 0,538 0,0115

50 µT 0,0172 0,00443 0,207 0,0648 0,862

100 µT 0,566 0,00443 0,0775 0,240 0,00289

300 µT 0,219 0,207 0,0775 0,529 0,154

1,2 mT 0,538 0,0648 0,240 0,529 0,0453

4 mT 0,0115 0,862 0,00289 0,154 0,0453

3.2. Ugotovitev

Pri grafih za 5. in 6. dan lahko opazimo velik raztros, ki ga je možno pripisati temu, da veliko

semen še ni vzklilo v tem času.

Pri primerjavi semen v polju s kontrolo opazimo naslednje:

• polje z gostoto magnetnega pretoka 50 µT signifikantno poveča dolžino stebel na 7. dan

poskusa za 9 %.

• polje z gostoto magnetnega pretoka 100 µT signifikantno poveča svežo maso korenin za

73 %.

• polje z gostoto magnetnega pretoka 300 µT signifikantno poveča dolžino stebel na 11. in

13. dan obakrat za 2 %, dolžino koreninskega spleta za 16 %, svežo maso korenin za 206

% in poganjkov za 26 % ter suho maso korenin za 73 %, pomanjša pa dolžino glavne

korenine za 6 %.

• polje z gostoto magnetnega pretoka 1,2 mT signifikantno poveča dolžino stebel na 11.

dan za 6 %, 13. za 11 %, 17. za 15 % in 20. dan za 25 %, dolžino koreninskega spleta za

21 % ter svežo maso korenin za 66 % in poganjkov za 30 %, pomanjša pa dolžino stebel

na 6. dan za 33 %.

• polje z gostoto magnetnega pretoka 4 mT signifikantno pomanjša število listov za 12 %.

Torej lahko ugotovimo, da imata največji vpliv na biološke parametre graha polji z gostoto

magnetnega pretoka 300 µT in 1,2 mT. Ugotovitev velja samo za opravljen poskus, ki je potekal

v mesecu maju. V drugih letnih časih bi polja drugače delovala na te parametre.

Iz poskusov, ki smo jih opravili v letu 2006 in ki niso potekali v rastnih komorah smo ugotovili,

da izpostavljenost magnetnemu polju vpliva predvsem na kaljenje rastlin, ki jo zavira v zimskem

času najbolj 300 µT (signifikantne razlike) ter jo pospeši spomladi najbolj ravno pri 300 µT. Na

kasnejšo rast rastlin pa nima opaznejšega vpliva.

Ugotovili smo tudi, da polje z gostoto magnetnega pretoka 300 µT bolj vpliva na rastline

izpostavljene stresu kot na rastline v normalnih razmerah.

Pri teh poskusih smo semena Pisum Sativum L. izpostavili poljem 50 µT, 100 µT in 300 µT ter

opazovali vpliv na dolžino stebla in glavne korenine ter na število korenin in listov.

Slaba ponovljivost teh poskusov je bila posledica vpliva letnih časov na sposobnost kaljenja in

rasti rastlin (proizvodnja in transport rastnega hormona). Tudi kontrola ostalih dejavnikov

(temperatura, vlaga, pesek ...) okolja ni bila preprosta in jasno določena.

4. ZAKLJUČEK Živi organizmi se na neionizirna sevanja odzivajo močno nelinearno- močnejše polje ne pomeni

nujno večji odziv organizma, pomembna je tudi frekvenca in oblika polja ter trajanje

izpostavljenosti.

Biološke vplive neionizirnih sevanj bi bilo najprimerneje meriti s samim biološkim sistemom, ki

pa mora biti pravilno izbran. Takšen sistem, imenujemo ga biološki senzor, se mora na enaka

vzbujevalna polja in pri istih parametrih okolja odzivati enako, poskusi morajo biti ponovljivi.

Veliko študij predlaga, da ekstremno nizkofrekvenčno (ENF) magnetno polje (MP) lahko

modificira rast in razvoj rastline [Smith et al., 1993, 1995; Davies, 1996; Celestino et al., 1998;

Rapley et al., 1998; Ružič et al., 1998; Picazo et al., 1999; Belova in Lednev, 2000a,b, 2001;

Ružič in Jerman, 2002; Stange et al., 2002]. Raziskave [Smith et al., 1993, 1995; Davies, 1996]

so pokazale inhibitorni vpliv ENF MP na semena R. Sativus L. (redkev). Svoje rezultate so

razlagali na modelu ionsko – ciklotronske resonance. MP naj bi vplivalo na transport

dehidriranih ionov skozi membranske kanale. Smith s sodelavci (1995) poroča, 21 dnevna

izpostavljenost statičnem polju (47,5 µT) in sinusnem polju (60 Hz, 40 µTp-p) spremeni rast

redkve. Muraji s sodelavci (1998) poroča, da samo ENF MP vpliva na rast korenin pri koruzi,

višje frekvence (okrog 240 Hz) pa rast inhibirajo. Fischer s sodelavci (2004) ugotavlja, da ima

polje (163

2 Hz, 20 µT – železnice v Avstriji in Nemčiji) majhen, a signifikanten vpliv na svežo

težo rastline in korenine mlade sončnice in na semena pšenice. Yano s sodelavci (2004) tudi

poroča o vplivu polja (60 Hz, 50 µT in 48 µT statično) na zgodnjo rast redkve (izpostavljenost 15

dni, 24 ur na dan). Opazili so manjšo suho težo, število listov in koncentracijo fotosintetičnega

CO2 pri obsevanih rastlinah.

Smith s sodelavci (1987), Lednev (1991) ter Blanchard in Blackman (1994) predlagajo, da

amplituda ENF MP prav tako vpliva na biološki odziv. Maksimalen biološki odziv je predviden

pri BAC (peak) = BDC (Smith); BAC (peak) = 1,8 BDC (Lednev); BAC (peak) = 0,9 BDC (Blanchard

in Blackman); pri svoji raziskavi Yano s sodelavci (2004) opaža maksimalen odziv pri BAC

(peak) = 1,5 BDC.

Pri našem poskusu v rastni komori smo opazili, da polji 300 µT in 1,2 mT signifikantno vplivata

na največ parametrov. Tudi pri prejšnjih poskusih, kjer ni bilo takih kontroliranih pogojev smo

opazili največji vpliv polja 300 µT.

Vsekakor bi bilo potrebno izvesti čim več enakih poskusov v rastnih komorah. Prvih nekaj

poskusov bi spremljali vse parametre (št. vzklilih semen, listov in nodijev ter dolžino stebel,

glavne korenine in koreninskega spleta, mase, klorofil in minerale), nato pa bi se osredotočili na

tiste parametre in tista polja, kjer se najbolj kaže vpliv..

Zaradi vpliva letnega časa na kaljenje in rast graha bi bilo dobro izvesti vsaj 2 poskusa v enem

letnem času.

Poskuse je potrebno primerjati med sabo v enem letnem času in potem še poskuse po letnih časih

med sabo.

Zanimivo bi bilo izvesti tudi poskuse z različnimi časi stimulacije in pogledati kako vpliva

magnetno polje na kaljenje in rast graha, ko je le ta v stresu (npr. pH stres).

5. LITERATURA

[1] V. Sulić, Biološki učinki magnetnega polja nizkih frekvenc, Univerza v Ljubljani, FE,

Ljubljana, 2006, diplomsko delo.

[2] J. Bratanič, Merjenje bioloških vplivov neionizirnih sevanj, Univerza v Ljubljani, FER,

Ljubljana, 1995, magistrska naloga.

[3] http://sl.wikipedia.org/wiki/Elektromagnetno_valovanje

[4] www.revija-vita.com/Vita_56/Vpliv_elektromagnetnega_sevanj

[5] www.icnirp.org/

[6] http://sl.wikipedia.org/wiki/Vpliv_elektromagnetnega_sevanja_na_zdravje_lj

[7] www.who.int/peh-emf

[8] http://www.pubmedcentral.nih.gov/articlerender.fcgi?artid=1403775

[9] http://www3.interscience.wiley.com/cgi-bin/abstract

[10] http://www.sciencedirect.com

bioloŠki u Činki neionizirnih elektromagnetnih...

Documents