Влияние ультразвука на растения. Влияние ультразвукового облучения на ризогенную активность растительных объектов в присутствии регуляторов роста тема диссертации и автореферата по ВАК 03.00.16, кандидат биологических наук Хмелева, Анна Николаевна

Детский сад № 4 "Золотая рыбка"

город Карпинск Свердловской области

 

IV Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся Старт в науке. Влияние ультразвука на растения


Ультразвук и биологические системы

Логотип ООО Центр ультразвуковых технологий

Телефон и факс:+7 (3854) 43-25-81

Как было показано в предыдущих разделах, при распространении интенсивных ультразвуковых колебаний (интенсивностью более 1…2 Вт/см2) в жидкости наблюдается, обусловленный ультразвуковым давлением эффект, называемый ультразвуковой кавитацией. Кавитационные пузырьки совершают пульсирующие колебания, приводящие к активной локальной турбулизации среды. После кратковременного существования часть пузырьков захлопывается. При этом наблюдаются локальные мгновенные давления, достигающие сотен и тысяч атмосфер. При захлопывании кавитационных пузырьков наблюдаются так-же локальные повышения температуры и электрические разряды. Интенсивность, соответствующая порогу кавитации, зависит от рода жидкости, частоты звука, температуры и других факторов. В воде на частоте 20 кГц она составляет около 0,3…1 Вт/см2.Выявлено, что в диапазоне частот (5…10)×103 Гц отмечаются такие физико-химические явления, как разделение молекул и ионов с различной массой, искажение формы волны, появление переменного электрического поля, капиллярно-акустического и теплового эффекта, активация диффузии. Здесь проявляются сопутствующие эффекты, влияющие на процессы экстракции из лекарственного, растительного и животного сырья, наблюдается усиление процессов гиперфильтрации, проницаемости клеточных мембран, становятся возможными стерилизация термолабильных веществ, фонофорез, получение концентрированных ингаляционных аэрозолей.Как известно, механическое действие ультразвука приводит к размельчению и диспергированию частиц. Механически работа ультразвука усиливает диффузию растворителей в биологические ткани.Физико-химическое действие ультразвука на биологические объекты, прежде всего, связано с морфологией их поверхности. Ультразвук усиливает в тканях проницаемость клеточных мембран и диффузные процессы, изменяет концентрацию водородных ионов в тканях, вызывает расщепление высокомолекулярных соединений, ускоряет обмен веществ. При умеренной и небольшой интенсивности ультразвука в живых тканях явления кавитации практически не выражены и наблюдается лишь пульсация естественных пузырьков в биологических жидкостях и усиление внутриклеточных и внеклеточных микропотоков жидкости, прекращающихся при отключении генератора ультразвука.Помимо освобождения механической энергии, образование кавитационных полостей сопровождается возникновением электрических зарядов на пограничных поверхностях, вызывающих люминесцентное свечение и ионизацию молекул воды распадающихся на свободные гидроксильные радикалы и атомарный водород (Н2O = НО + Н).В химическом отношении продукты распада ионизированных молекул воды в тканях организма крайне активны. Именно их большой активностью обусловлен ряд общебиологических эффектов, проявляющихся под влиянием ультразвука [20].Ультразвук изменяет скорость процессов на границе газ-жидкость. Действие ультразвука повышает растворимость азота в воде на 12%. И в то же время ультразвуковое облучение растворов приводит к их дегазации.Тепловое действие ультразвука происходит вследствие превращения акустической энергии в тепловую в результате поглощения ультразвука. Кроме того, образование тепла обусловлено физическими явлениями, вызывающими так называемый эффект пограничных поверхностей. Сущность его заключается в усилении действия ультразвука на границе разделения двух сред. Особенно это сказывается на тепловом эффекте, который может усиливаться в несколько раз.Биологическое действие ультразвука на клетки и ткани определяется главным образом интенсивностью ультразвука и длительностью облучения и может оказывать как положительное, так и отрицательное влияние на жизнедеятельность организмов [19]. Так, возникающие при сравнительно небольших интенсивностях ультразвука (до 1…2 Вт/см2) механические колебания частиц производят своеобразный микромассаж тканей, способствующий лучшему обмену веществ и лучшему снабжению тканей кровью и лимфой. Повышение интенсивности ультразвука может привести к возникновению в биологических средах акустической кавитации, сопровождающейся механическим разрушением клеток и тканей (кавитационными зародышами служат имеющиеся в биологических средах газовые пузырьки). Однако более интенсивные и длительные воздействия могут привести к перегреву биологических структур и их разрушению (денатурация белков и др.).Первичный эффект действия ультразвука проявляется влиянием на тканевые и внутриклеточные процессы; изменение процессов диффузии и осмоса, проницаемости клеточных мембран, интенсивности протекания ферментативных процессов, окисления, кислотно-щелочного равновесия, электрической активности клетки. В тканях под действием ультразвука активируются обменные процессы, увеличивается содержание нуклеиновых кислот, и стимулируются процессы тканевого дыхания. Под влиянием ультразвука повышается проницаемость стенок сосудов.В основе биологического действия ультразвука могут лежать также вторичные физико-химические эффекты. Так, при образовании акустических потоков может происходить перемешивание внутриклеточных структур. Кавитация приводит к разрыву молекулярных связей в биополимерах и других жизненно важных соединениях и к развитию окислительно-восстановительных реакций. Ультразвук повышает проницаемость биологических мембран, вследствие чего происходит ускорение процессов обмена веществ из-за диффузии. Все перечисленные факторы в реальных условиях действуют на биологические объекты в том или ином сочетании совместно, и поэтому трудно, а подчас невозможно раздельно исследовать процессы, имеющие различную физическую природу.В настоящее время, ультразвук – один из методов интенсификации биокатализа. Ультразвуковое облучение ассоциируется с повреждением клеток, но доказаны и благотворные последствия озвучивания на усиление биокатализа и жизнедеятельность живых клеток.Оксиление холестерола клетками Rhodococcus erythropolis, дегидрогенирование кортизола неподвижными клетоками Arthrobacter было исследовано при ультразвуковом воздействии на частоте 20 кГц. Значительное повышение скорости биотрансформации наблюдалось при облучении клеток в течение 5 секунд каждые 10 минут мощностью 2,2 Вт/см2. Ультразвук повышал массобмен через клеточные мембраны.Кавитация в суспензиях клеток. При повышении интенсивности ультразвука до значений, когда в среде возникают механические усилия, сравнимые с прочностью клеточных мембран, начинается процесс разрушения клеток. Эффект наблюдается, если амплитуда пульсации пузырьков возрастает до определенной величины. Величина эта различна для разных клеток, зависит от их формы и размера, а также прочности цитоплазмической мембраны и наличия цитоскелета.Ультразвуковая дезинтеграция клеток получила широкое применение в биотехнологии, в биохимических и вирусологических исследованиях для выделения отдельных веществ и фрагментов клеток, а также в лабораторной диагностике для определения механической резистентности клеточных мембран.Воздействие ультразвука на белки. Известно, что в ультразвуковом поле происходит изменение структуры, формы и функции молекулы белка. Направление этих изменений зависит от строения белковых и концевых групп белка и свойств газа, содержащегося в водном растворе.Установлено, что эффект воздействия ультразвука на биомакромолекулы (нуклеопротеиды, нуклеиновые кислоты, липопротеиды и другие) зависит от природы газа, присутствующего в озвучиваемом растворе исследуемых веществ. В присутствии кислорода происходит процесс деградации биомакромолекул, вызывающий угнетение их биокаталитической активности. Данные процессы сопровождаются снижением вязкости растворов этих веществ. В присутствии водорода наблюдается увеличение молекулярной массы биомакромолекул при сохранении их нативных свойств, в частности таких белков, как сывороточный альбумин, трипсин и пепсин.Воздействие ультразвука на ферменты. Выявлено, что изменения ферментов при ультразвуковом облучении обусловлены не только структурой этих белков, но и природой присутствующего газа. В связи с этим ультразвук не всегда оказывает на них инактивирующее действие. Инактивация ферментов при озвучивании наблюдается в том случае, если этот процесс происходит в присутствии кислорода; в среде, насыщенной водородом, инактивация не происходит. Это установлено при ультразвуковой обработке таких ферментов, как трипсин, пепсин, тирозиназа и других. Некоторые ферменты, например каталаза, вообще не инактивируются ультразвуком. Оксидазы более чувствительны к воздействию ультразвука, в то время как редуктазы, каталазы и амилазы обладают достаточной устойчивостью.Стерилизующий эффект ультразвука обусловлен разрушающим воздействием ультразвуковых колебаний на микроорганизмы, что позволило использовать ультразвук для стерилизации и дезинфекции. Так, например, стерилизация молока при озвучивании в течение 15…60 секунд задерживает его скисание на 5 суток, при этом витамины в молоке сохраняются. В 1 см3 молока, стерилизованного ультразвуком, содержится в среднем 18 КОЕ, в то время как после обычной пастеризации в течение 1 часа в 1 см3его остается около 3000 КОЕ.Механизм стерилизующего действия ультразвука весьма сложен и раскрыт не полностью. Очевидно, кавитация является ведущим фактором. Явление кавитации возникает в первую очередь там, где прочность жидкости наименьшая, т.е. на границе раздела сред клетка-жидкость. При образовании на поверхности клетки кавитационного пузырька в момент его уменьшения происходит как бы втягивание структуры стенки в полость каверны. В последующей фазе при захлопывании каверны возникает мощный гидродинамический удар, достигающий десятков МПа.Выявлены положительные результаты дезинфекции воды посредством ультразвуковых колебаний; в течение 5 минут удается достигнуть полной стерилизации воды без применения каких-либо химических реагентов. Отмечается также положительный эффект применения ультразвуковых колебаний для стерилизации консервов и соков.Выяснено, что при действии ультразвука повышается чувствительность микроорганизмов к дезинфицирующим веществам. Стерилизующий эффект при обработке водных взвесей бактерий кишечной палочки (Escherichia coli), которые предварительно подвергались действию ультразвука, был достигнут при значительно меньших концентрациях хлора, формалина и других дезинфицирующих веществ. Это обусловлено изменением («расшатыванием») макромолекулярных структур, входящих в состав оболочки озвучиваемых микроорганизмов, что приводит к нарушению проницаемости оболочек и мембран живых клеток.Почти все микроскопические растения и организмы погибают, если подвергнуть их действию ультразвука высокой интенсивности. Этот факт в настоящее время рассматривается как альтернативный, безопасный путь к очищению воды и продуктов питания.Разрушаются ультразвуком кишечная (Escherichia coli), брюшнотифозная (Salmonella typhi), дифтерийная (Corynebacterium diphtheriae), сенная (Bacillus subtilis) палочки, столбняка (Tetanus bacillus), сальмонеллы (Salmonella), кокки (Staphylococcus), трипаносомы (Trypanosoma bacillus), трихомонады (Trichomonas), возбудитель тифа (Typhus recurrens) и др. Ультразвук высокой интенсивности оказывает разрушающее действие на вирусы табачной мозаики (Tobaco mosaic virus), энцефалита (Encephalitis virus), сыпнотифозные, гриппа (Influentia). Бактериофаги больших размеров также чувствительны к действию ультразвука. Из патогенных микроорганизмов наибольшую устойчивость к воздействию ультразвука проявляют различные штаммы туберкулезных палочек (Tuberculum bacillus).Cтерилизующее действие ультразвука на микроорганизмы проявляется на частотах 20 кГц и выше, при интенсивности более 0,5 Вт/см2 в кавитационном режиме облучения.Применение ультразвука возможно для стерилизации лекарственных препаратов, приготовленных как в заводских, так и в аптечных условиях. В аптечных условиях, применяя ультразвук частотой до 490 кГц и интенсивностью до 20 Вт/см2 в течение 5 минут, достигали полной стерилизации глазных капель: 0,25%-ного раствора сульфата цинка, 1%-ных растворов дионина, платифиллина гидротартрата, солянокислого пилокарпина. Анализ приготовленных растворов показал сохранение подлинности и количественного содержания лекарственных веществ в растворах до и после ультразвукового воздействия.Известно, что высокую степень микробной обсемененности имеет лекарственное сырье, в особенности растительное. Поэтому настои, отвары и слизи в аптеках сохраняются не более 2 суток, так как после этого срока может бурно развиться микрофлора. Ультразвук определенных частот и интенсивности вызывает эмульгирование двух несмешивающихся жидкостей и одновременно стерилизацию обращенных эмульсий. Если же возникает необходимость простерилизовать готовые эмульсии ультразвуком, то экспозицию озвучивания по сравнению с озвучиванием суспензии следует уменьшить до 5…10 мин при интенсивности до 5…10 Вт/см2 независимо от частоты ультразвука. Одновременное использование антисептиков и ультразвуковой обработки позволяет снизить концентрацию антисептиков в 10…50 раз в лекарственных формах.В настоящее время делаются попытки стерилизации большой группы жидких лекарственных форм с помощью ультразвука различных частот и интенсивности в сочетании с некоторыми антимикробными препаратами. Ионы серебра, меди, цинка, находящиеся в растворе в концентрациях, не поддающихся количественному определению («следы»), в комбинации с ультразвуком (интенсивностью 0,3…0,5 Вт/см2 временем облучения 15…30 мин) проявляют олигодинамическое воздействие на всю микрофлору, которая находится в лекарственной форме. Активность ионов металлов в отношении, например, грибов снижается в ряду Ag+, Hg2+, Cu2+, Cd2+, Cr2+, Ni2+, Pb2+, Co2+, Zn2+, Fe2+, Ca2+. Соли тяжелых металлов в большой концентрации коагулируют белки, в малых – являются блокаторами меркаптогрупп.При ультразвуковой обработке водных суспензий микобактерий частотой 20 кГц, происходит разрушение 93% микобактерий, а при высокочастотном ультразвуковом воздействии (612 кГц) – 35,5%.Ультразвуковой капиллярный эффект – явление увеличения глубины и скорости проникновения жидкости в капиллярные каналы под действием ультразвука (по сравнению с глубиной и скоростью, обусловленных только капиллярными силами). Открытие ультразвукового капиллярного эффекта принадлежит белорусскому ученому академику Е.Г. Коновалову (1961) [46,47]. В его эксперименте использовались стеклянные трубки с диаметром 2 мм, имевшие входной рупор. При нормальном падении волн на отверстие рупора в трубке наблюдался дополнительный подъем уровня жидкости (сверх высоты капиллярного уровня), пропорциональный силе звука. В серии работ Е.Г. Коновалова обнаружено, что дополнительный подъем под действием ультразвука линейно растет при повышении температуры и увеличении диаметра. Максимальная высота и скорость подъема наблюдались при контакте капилляров с поверхностью излучателя. Исследования позволили полагать, что ультразвуковой капиллярный эффект обусловлен ударами кумулятивных струй или в упрощенном варианте давлением, возникающим при захлопывании кавитационных пузырьков около устья капилляра. Подобно ультразвуковому капиллярному эффекту известно явление «обратного» ультразвукового капиллярного эффекта, нашедшего широкое применение, в том числе и в медицине (Педдер В.В, 2009) [49].Влияние ультразвука на развитие черенков. В Ботаническом саду Одесского университета изучали влияние ультразвуковых колебаний на возможность ускорения корнеобразования и увеличения выхода укорененных черенков роз (Rosa L.) [48]. Черенки нарезали из средней части однолетних полуодревесневших побегов. Связанные в пучки черенки помещали в ванну, дном которой служила излучающая пластинка, после чего ванну заполняли водой. Опытные черенки озвучивали в течение 15, 30, 45 секунд, 1, 3, 5, 12 и 20 минут при интенсивности 1 Вт/см2 и частоте колебаний 22 кГц, контрольные – выдерживали в водной среде. Для укоренения использовали смесь листовой земли, чернозема и речного песка в соотношении 2:2:1. Результаты опыта показали, что у всех сортов обработка в течение трех минут увеличивает укореняемость и ускоряет корнеобразование. Срок укоренения черенков в опыте составил 15 дней, в контроле 28 дней. Под действием ультразвука интенсивность трансприрации у опытных растений по сравнению с контролем увеличивалась на 20…25%. Применение ультразвука позволяет проводить черенкование без специальных туманообразующих установок 2…3 раза в год.

Мы в социальных сетях:

© 2018, ООО «Центр ультразвуковых технологий»Любое использование материалов сайта возможно лишь с разрешения правообладателя и только при наличии ссылки на www.u-sonic.ru

Создание сайта - Mitra

u-sonic.ru

Ультразвук в сельском хозяйстве.: статьи компании UltraSonic Technology

Ультразвуковые технологии в сельском хозяйстве –

залог высокой урожайности

Интенсификация и оптимизация процессов производства сельскохозяйственной продукции, разработка принципиально новых технологических приемов и создание высокоэффективного оборудования базируется на глубоком изучении генной инженерии, биохимических, биотехнологических, тепло и массообменных процессов, протекающих при закаливании, проращивании и предпосевной обработке семян.

Зрелые семена культур, предназначенные для предпосевной подготовки, должны пройти период послеуборочного дозревания в течение нескольких месяцев. За это время в тканях зерна завершаются определенные биохимические процессы, в результате которых изменяется физиологическое состояние семян, направленное на прорастание зародыша.

В процессе предпосевной подготовки зерно и семена после дозревания, очистки и сортировки поступают на мойку. Это обусловлено тем, что на поверхности семян находятся различные органические и неорганические загрязнения, которые создают благоприятные условия для развития микроорганизмов, поглощающих кислород и выделяющих токсические вещества. Для мойки семян, с учетом жесткости воды, применяют различные моющие и дезинфицирующие средства. Однако моющие и дезинфицирующие средства с технологической и гигиенической точки зрения нежелательны, т.к. они загрязняют сточную воду и накапливаются в семенах.

Применение ультразвуковых преобразователей в диапазоне частот 20-40 кГц в кавитационном режиме позволяет провести качественную и безвредную очистку и мойку семян. Благодаря дезинфицирующему воздействию ультразвука имеется возможность уничтожить патогенную микрофлору на поверхности семян практически не применяя химических веществ, или значительно сократить их применение. В качестве примера: дезинфекция питьевой воды хлором на водозаборной станции проводится в течение 30 минут дозой хлора 2-2,5 мг/л. Под воздействием ультразвука частотой 22 кГц тот же процесс обеззараживания воды до требований стандарта проходит за 30-60 сек с дозой хлора 1,5 мг/л.

Воздействие ультразвука возбуждающе действует также и на наружную оболочку семян, способствуя более эффективному процессу замачивания семян и значительно ускоряет процессы очистки и мойки, не травмируя посевной материал.

Замачивание семян является важным этапом в предпосевной подготовке. Достаточная влажность, наличие кислорода и оптимальная температура – важнейшие предварительные условия для предпосевной подготовки посадочного материала. Ультразвуковые воздействия на семена в процессе замачивания необходимо проводить в докавитационном режиме. Рассмотрим подробнее механизмы и процессы, происходящие в зерне в ходе замачивания на примере ячменя.

Свободная вегетационная влага в зерне, являющаяся результатом искусственного насыщения его водой, обеспечивает переход в раствор питательных веществ и их миграцию к зародышу. При этом создаются благоприятные условия для проникновения в эндосперм ферментов, которые переводят резервные нерастворимые вещества зерна в растворимые и легкоусваиваемые зародышем. Таким образом, вегетационная влага не только средство миграции питательных веществ к зародышу, но и фактор, ускоряющий биохимические процессы, связанные с жизнедеятельностью зерна и активацией ферментов.

Влажность зерна состоит из первоначальной его влажности (10-15 %) и количества воды, поглощенной зерном в период замачивания. Конечная влажность зерна, необходимая для его проращивания, называется степенью замачивания. Оптимальная степень замачивания ячменя составляет 42-50 % и зависит от его сорта и пр.

Вода при замачивании проникает, в основном, через микрокапиллярные отверстия, расположенные в местах зародышах. Часть ее попадает внутрь зерна и через мякинную оболочку по всей его поверхности. Движущей силой проникновения воды в зерно является разность ее концентраций на поверхности и внутри зерна. Следовательно, с увеличением влагосодержания зерна, разность концентраций воды внутри и снаружи зерна уменьшается, поэтому значительно сокращается скорость замачивания. Особенно замедляется этот процесс при достижении влажности зерна 35 %. Семенная оболочка зерновки является полупроницаемой мембраной и представляет собой физиологический защитный орган, предотвращающий поступление нежелательных веществ внутрь зерновки и потери, в результате выщелачивания, органических и других веществ.

Ультразвуковые колебания с частотой 20 000-40 000 раз в секунду создают капиллярный (насосный) эффект. Он заключается в подъеме жидкости в капилляре и в проникновении жидкости через полупроницаемые мембраны. О физической сущности капиллярного эффекта ученые до сих пор «ломают копья» и однозначного взгляда и описания процесса нет. Но это не мешает использовать этот эффект в различных областях техники и разных технологиях. Благодаря капиллярному эффекту в ультразвуковом поле не будет происходить замедление процесса замачивания семян и предоставляется возможность довести влажность до необходимых оптимальных 45 %.

На скорость замачивания ячменя заметное влияние оказывает его химический состав. Вследствие наличия в зародыше значительного количества белковых веществ, обладающих высокой способностью набухания, вода быстро поглощается всей его массой. Эндосперм, содержащий основную часть крахмала, набухает медленно, следовательно, его ткани в меньшей степени поглощают воду. Поэтому, замачивание зерна в ультразвуковом поле нивелирует требование по однородному составу и размеру зерна, зоне произрастания и климатическим условиям, которые также сказываются на скорости обычного замачивания. Ячмени, выросшие при сухой и жаркой погоде, а также не достигшие солодовой зрелости, в процессе обычного замачивания очень медленно поглощают воду.

Продолжительность и степень замачивания зерна зависят от температуры воды, применяемого способа замачивания, размеров и состояния зерна. Температура воды является главным фактором, влияющим на скорость замачивания. С ее повышением улучшается набухаемость белка, крахмала и клетчатки, а также возрастает скорость диффузии воды вследствие понижения вязкости. Так, при замачивании зерна в воде температурой 20 ºС, степень замачивания 45 % достигается в два раза быстрее, чем при 10ºС. Однако следует помнить, что при температуре выше 15 ºС происходит активное развитие микроорганизмов. Для их ингибирования в промышленности широко используют различные антисептики, которые являются одновременно и стимуляторами роста зерна. Ультразвуковое поле, в определенных режимах, подавляет развитие микроорганизмов, и позволяет если не полностью отказаться, то значительно снизить количество антисептиков без потери их эффективности.

Образующаяся, в процессе дыхания зерна, двуокись углерода (СО2) оказывает постоянное тормозящее действие на рост зерна в процессе замачивания. При недостаточной продувке слоя зерна воздухом образуется избыток СО2 и коэффициент дыхания становится больше 1, в результате чего происходит спиртовое брожение (анаэробиоз), продуктами которого ингибируется зародыш. Содержание спирта в замоченной воде приводит к неравномерному росту зерна, а иногда (при содержании спирта более 1 %) – и к полному торможению роста. Кроме того, зерно приобретает способность к избыточному водопоглощению, снижается всхожесть.

Применение ультразвука в процессе замачивания семян полностью исключает эту опасность, т.к. под действием ультразвуковых колебаний постоянно протекает процесс дегазации жидкости, а также отпадает необходимость проводить продувку зерна воздухом (либо значительно ее снизить).

Замачивание зерна в ультразвуковом поле следует рассматривать как комплексный процесс увлажнения и биохимической фазы роста. Чем быстрее протекает процесс насыщения влагой зерна и чем интенсивнее удаляются ингибирующие вещества, тем активнее идут ферментативные процессы, приводящие, в дальнейшем, к улучшению прорастания и роста растений.

Возбуждающее действие на проращивание зерна в процессе замачивания оказывают биологические стимуляторы роста и развития растений. К ним относится группа веществ, состоящая из гиббереллинов: А1; А2; А3; А4. Наиболее активен А3 (С19Н22О6) – гибберелловая кислота, стимулирующая выход семян из состояния покоя. Ее можно использовать для ускорения проращивания. Гиббереллин активизирует амилолитические, протеолитические и другие ферменты.

В нормальных условиях хорошие результаты дает добавление 0,15 мг гибберелловой кислоты или ее калийных солей на 1 кг ячменя. При замачивании семян в ультразвуковом поле можно сократить количество гиббереллинов в 2-3 раза без потери эффективности их воздействия.

Ультразвуковое воздействие в процессе замачивания семян способно значительно ускорить процессы прорастания и роста растений, увеличить урожайность, повысить стойкость растений к болезням и вредителям.

Ученые изучали, как влияет ультразвук на биологическую природу растений. Они проделали многочисленные опыты и установили, что в «озвученных» семенах резко повышается активность ферментов. Ультразвук изменяет структуру молекул и аминокислот, ускоряет процессы окисления. В Узбекском НИИ овощебахчевых культур и картофеля после многочисленных опытов и исследований установили, что обработка семян дыни и кукурузы повышает урожайность на 40 %, а в некоторых случаях на 60 %. Подобные опыты были проделаны с капустой, луком, морковью и зерновыми.

Значительных эффектов стоит ожидать при воздействии ультразвуком на питательную среду при выращивании растений на гидропонике.

Еще одна сфера применения ультразвука - сушка семян, зерна и др. сельхозпродукции. С помощью ультразвуковых колебаний можно создать псевдоожиженный слой высушиваемого сырья, тем самым значительно ускорить процесс сушки с уменьшением энергозатрат.

Ультразвук способен в 2-3 раза ускорить протравливание и прочие всевозможные химические процессы, применяемые в сельском хозяйстве.

Научно-Производственной Лабораторией «Ультра Звуковые Технологии» разработана установка безреагентного обеззараживания воды. Принцип работы установки основан на совместном, комплексном или, как говорят физики, синергетическом воздействии на патогенную микрофлору мощных ультразвуковых колебаний в диапазоне нескольких частот, воздействии ультрафиолетового света в вакуумном и коротковолновом диапазоне, омагничивании воды и применении мембранных материалов в качестве фильтров.

Эта установка может быть использована в тепличных хозяйствах, на птицефабриках, свинокомплексах, животноводческих фермах для обеззараживания питьевой воды и кормов. Вопрос чистой воды актуален, особенно сегодня: птичий грипп и пр. инфекционные заболевания.

Ни для кого не является секретом факт пагубного экологического воздействия на окружающую среду отходов крупных животноводческих предприятий, особенно свинокомплексов. Институтом биоорганической и нефтехимии (ИБОНХ) АН Украины совместно с Научно-Производственной Лабораторией «Ультра Звуковые Технологии» разработаны технология и оборудование для реагентного обеззараживания стоков свинокомплексов, очистки и осветления сточных вод и изготовления удобрений. С помощью мощного ультразвука уничтожается патогенная микрофлора, включая яйца гельминтов.

Хотелось бы акцентировать внимание читателей на том, что оборудование и технологии уже разработаны, для их внедрения и применения необходимы лишь незначительные исследования в лабораториях хозяйств и на конкретных предприятиях для их привязки к уже существующим технологическим процессам.

Мы предлагаем производителям сельхозоборудования, сельхозпредприятиям, профильным институтам, селекционным станциям, мощный, экологически чистый, экономически быстроокупаемый «инструмент» для интенсификации процессов производства сельхозпродукции. Инструмент, способный осуществить прорыв в Вашей отрасли и принести значительные материальные дивиденды.

Этот инструмент – мощный ультразвук.

19.09.2008

Зав. Лаборатории Валерий Буряков

Техн. директор Александр Кореневич

19 января 2014

ultrasonicnpl-ust.etov.ua

Влияние ультразвука на организм человека

Ухо человека может улавливать такие звуки, частота которых варьирует в пределах от 16 до 20000 колебаний в течение секунды.

Инфразвук – это низкочастотная звуковая волна (то есть с частотой ниже 16 колебаний), ультразвук – высокочастотная звуковая волна с частотой свыше 20 тысяч колебаний. Они не воспринимаются человеческим слуховым аппаратом, и для их обнаружения требуется использование специальных приборов.

Именно огромное число исследований, в которых анализировались признаки звуковой волны и воздействие ультразвука способствовало возникновению предпосылок, позволивших использовать ультразвук в больших масштабах в различных промышленных отраслях, в выпуске отдельных лекарственных средств, в медицине, физике, современной военной технике, биологии, народном хозяйстве и повседневной жизни. Рассмотрим подробнее влияние на организм человека ультразвука.влияние на организм человека ультразвука

Что такое ультразвук?

Влияние ультразвука и инфразвука на организм человека уникально. Ультразвук является звуковой волной с высокой частотой, которая может распространяться в твердых материалах, в жидкости и в газообразной среде, что обусловлено влиянием упругих сил. Происхождение ультразвука может быть как естественным, так и искусственным. Так, в природе существуют органы чувств, которые позволяют воспроизводить и получать колебания, сформированные ультразвуковой волной, например у дельфинов, летучих мышей, бабочек, китов, саранчи, кузнечиков, сверчков, отдельных видов рыб и птиц.

Благодаря этому они способны прекрасно ориентироваться в пространстве, включая ночное время, а также общаться с сородичами. Дельфины и киты могут посылать необходимые сигналы на десятки тысяч километров. Кроме того, ультразвук способны улавливать собаки и кошки. На интенсивность и скорость распространения ультразвука непосредственно воздействуют признаки того вещества, в котором он передается: если он удаляется от источника, находящегося в воздухе, то звук довольно быстро ослабевает. В жидкостях, а также при прохождении сквозь твердое вещество сила ультразвука уменьшается медленно. Каково действие на организм человека ультразвука?влияние ультразвука и инфразвука на организм человека

Отличие от обычного звука

От обычного звука он отличается тем, что распространяется во всех направлениях от источника. Ультразвук по сути своей является волной в форме узкого луча. Такие особенности позволяют применять его для исследования морского и океанского дна, обнаружения затонувших кораблей и подводных лодок, а также различных препятствий, находящихся под водой, и точного расстояния.

Но при распространении в воде ультразвуковые волны могут причинить вред тем организмам, которые в ней обитают. Под влиянием ультразвука у рыб нарушается чувство равновесия, они всплывают к поверхности воды вверх животом, и поэтому не могут принять свое нормальное положение. Если воздействие ультразвука интенсивное и продолжительное, превышает допустимые пределы, то в конечном итоге это станет причиной очень серьезных повреждений и даже смерти рыб. Если же его влияние временное, а интенсивность не слишком высокая, после прекращения его образ жизни и поведение рыб возвращаются в привычные рамки.

Влияние на организм человека ультразвука

Ультразвук воздействует на организм человека аналогичным образом. Во время проведения эксперимента в сложенную в форме чаши ладонь наливали воду, после чего испытуемый погружал ее в ультразвуковое пространство. При этом у него отмечались болезненные неприятные ощущения. Какое влияние ультразвука на организм человека, знают не все.какое влияние ультразвука на организм человека

Стоит отметить, что сущность биологического влияния ультразвука до настоящего времени все еще не изучена до конца. Но с большей вероятностью оно основывается на локальных давлениях, возникающих в тканях, а также местном тепловом эффекте, который связан напрямую с поглощением энергии, происходящим при подавлении вибраций. Так как газообразная и жидкая среды способны отлично поглощать ультразвук, в то время как твердые вещества его проводят, скелетная система тела человека также представляет собой хороший проводник. Ультразвуковое воздействие в организме человека в первую очередь провоцирует появление термического эффекта, являющегося следствием энергетической трансформации волны ультразвука в тепло. Что еще нужно знать про ультразвук и его влияние на организм человека?

Стимулирует кровообращение

Помимо этого, он становится причиной микроскопических растяжений и сжатий ткани (это называется микромассажем), а также стимулирует кровообращение. В связи с этим происходит улучшение функционирования разных тканей организма человека и кровотока. Кроме того, ультразвук может оказывать стимулирующее влияние на протекание процессов обмена и рефлекторно-нервное действие. Он способствует изменениям не только в органах, на которые воздействует, но также на другие органы и ткани.воздействие ультразвука на организм

Вред интенсивного влияния

При этом интенсивное и продолжительное влияние разрушает клетки и приводит к их гибели. Связано это с тем, что в жидкостях организма под воздействием ультразвука формируются полости (такое явление называется кавитацией), из-за чего происходит отмирание тканей. Волна ультразвука способна также разрушить многие микроорганизмы, а это способствует инактивации таких вирусов, как энцефалит либо полиомиелит. Влияние ультразвука на белок вызывает нарушение структуры составляющих его частиц и дальнейший их распад. Кроме того, он разрушает в крови эритроциты и лейкоциты, ее свертываемость и вязкость значительно повышаются, также происходит ускорение РОЭ. Волна ультразвука угнетающе воздействует на клеточное дыхание, снижает количество кислорода, потребляемого ею, становится причиной инактивации ряда гормонов и ферментов.

Так что влияние на организм человека ультразвука все же не очень хорошее.

Последствия для человеческого организма

Высокоинтенсивный ультразвук может вызвать такие последствия у человека:

- появление усиленного болевого синдрома;

- облысение;

- гемолиз;

- помутнение хрусталика и роговицы глаза;

- увеличение содержания молочной и мочевой кислоты, холестерина в крови;

- небольшие кровоизлияния в ряде органов и тканей организма;

- значительные дефекты со стороны слуха;ультразвук и его влияние на организм человека

- патологическое формирование и разрушение костной ткани;

- разрушение нервных клеток и клеток Кортиева органа. Это основные заболевания, вызванные воздействием ультразвука.

В результате продолжительного влияния ультразвука появляются чрезмерная сонливость, головокружения, высокая утомляемость, симптомы вегетососудистой дистонии (расстройства сна, дефекты памяти, апатия, нерешительность, уменьшение аппетита, пугливость, склонность к состоянию депрессии и т. п.).

Где чаще всего применяется воздействие ультразвука на организм?

Использование ультразвука в области медицины

Терапевтическое влияние ультразвука обусловлено способностью его к проникновению в ткани, их прогреванию и микромассажу. Необходимо отметить, что ультразвук, вероятно, обладает рядом специфических особенностей воздействия, поскольку глубокое прогревание тканей достигается и посредством других методик, но положительный эффект в некоторых случаях наступает только после использования ультразвука.

С учетом рефлекторного механизма можно использовать ультразвук не только для того, чтобы он прямо воздействовал на эпицентр боли, но также для влияния косвенного.заболевания вызванные воздействием ультразвука

Благодаря свойствам, указанным выше, ультразвук при ряде условий способен оказывать бактерицидное, спазмолитическое, противовоспалительное и болеутоляющее действие. Использование ультразвука может сочетаться с другими терапевтическими приемами. Из-за повышенной биологической активности необходимо соблюдать осторожность при лечении ультразвуком. Положительные результаты при его терапевтическом применении получены в ряде заболеваний. Очень эффективен он при лечении невралгий, миальгий, невритов ампутированных конечностей, периартритов, артритов и артрозов. Вреден ли ультразвук для человека, интересно многим.

Общее воздействие

Общее воздействие ультразвука на человеческий организм подтверждается, в частности, тем, что при поражении ряда суставов зачастую достаточно ограничиться терапией какого-либо из них, поскольку при этом отмечается параллельное улучшение остальных суставов. Положительные результаты были получены при лечении с помощью ультразвука спондилитов, болезни Бехтерева, варикозных, вяло гранулирующих и трофических язв, облитерирующих эндартериитов.

Существуют отдельные указания о положительном использовании ультразвука при бронхиальной астме, язве двенадцатиперстной кишки и желудка, бронхоэктазиях, легочной эмфиземе, болезни Меньера и отосклерозе. Есть также наблюдения, которые свидетельствуют о том, что предварительное кожное озвучение усиливает эффективность облучения рентгеном.действие на организм человека ультразвука

Противопоказания к использованию ультразвука

Запрещается озвучивать половые органы, растущие кости, опухоли, сердечные области (это может стать причиной стенокардии). При гипертонической болезни, легочном туберкулезе, беременности, гипертиреозе, изменениях паренхиматозных органов использование ультразвука тоже противопоказано. Если применять его во все более широких масштабах, то необходимо организовать тщательное наблюдение за пациентами, которые контактируют с ультразвуком, чтобы выявить ранние симптомы заболевания и вовремя провести требуемые профилактические и лечебные мероприятия. Также есть данные о положительном влиянии ультразвука на некоторые формы неврита и рака. Но еще не определена с точностью ширина безопасной области между положительным и повреждающим воздействием.

Мы рассмотрели влияние на организм человека ультразвука.

fb.ru

КАК ЖИВЫЕ ОРГАНИЗМЫ РЕАГИРУЮТ НА УЛЬТРАЗВУК

КАК ЖИВЫЕ ОРГАНИЗМЫ РЕАГИРУЮТ НА УЛЬТРАЗВУК

Рудак Дарья Юрьевна 1

1МБОУ "куйбышевская СОШ им.Хрусталёва Н.Т"

Кочерженко Галина Леонидовна 1Рябчук Ольга Валентиновна 1

1МБОУ " Куйбышевская СОШ им.Хрусталёва Н.Т."

Текст работы размещён без изображений и формул.Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF

Тезисы

Как живые организмы реагируют на ультразвук? Работу выполнила: Рудак Дарья Юрьевнаученица 11 классаМБОУ «Куйбышевская СОШ им.Хрусталёва Н.Т»Научные руководитель: Кочерженко Галина Леонидовна-учитель биологи

Рябчук Ольга Валентиновна-учитель физики

Актуальность выбранной темы:

-Ежедневный контакт с ультразвуковым излучением в повседневной жизни-Глобализация использование ультразвука на производстве-Подверженность абсолютно всех царств живых организмов влияние ультразвука

Цель работы:

-показать влияние ультразвукового излучения на разные царства живых организмов

Задачи научного исследования:

-собрать простейший ультразвуковой генератор-провести эксперимент, в ходе которого облучения будут подвергаться 3 представителя различных царства живых организмов-сделать вывод о реакции каждого из представителей на облучение

Выводы, после проведения научной работы:-У пшеницы, подверженной более длительному облучения, наблюдается ускорение роста.

-У дрожжевых грибов, подверженных облучению малой мощности наблюдалось стимулирование жизнедеятельности и прирост биомассы

-У людей, подверженный облучению, наблюдалась тенденция понижения систолического давления.

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ…………………………………………………………………....…..4

РАЗДЕЛI

РАБОТА С ЛИТЕРАТУРОЙ

1.1История открытия ультразвука…………………………………….…......….6

1.2Свойства ультразвука и особенности его распространения.………...……...7

РАЗДЕЛ II

ПРАКТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

2.1Простейший генератор ультразвука………………………………...….....…8

2.2 Реакция ростков пшеницы на облучение ультразвуком……….…... …......9

2.3Изменение скорости размножения дрожжей вследствие облучения ультразвуком……………………………………………………........................10

2.4Реакция организма человека на облучение ультразвуком .........................12

ЗАКЛЮЧЕНИЕ…………………………………………………………...…….14

ЛИТЕРАТУРА……………………………………………………………..........16

ПРИЛОЖЕНИЕA…………………………………………………………….….17ПРИЛОЖЕНИЕ В...………………………………………………………..........21

ПРИЛОЖЕНИЕ С…………………………….…………………………………23

ВВЕДЕНИE

На сегодняшний день, ультразвук нашёл широкое применение в различных сферах дeятeльности чeлoвeка. Ультразвук испoльзуeтся в мeдицинe, кoсмeтoлoгии, прoмышлeннoсти, также, ультразвук применяют для очистки (ультразвуковыe ванны), в эхoлокации, дефектоскопии и расходометрии. Как известно, ультразвук используют не только для диагностики, но и для лечения, а из этого мoжно сдeлать вывoд, что ультразвук не вреден для человека. Но так ли это на самoм деле? Вeдь мерой ультразвука, как и других звуков, является громкость. Известно, что безопасная громкость для человека-80-90 Дб, а громкость ультразвука прeвышает 120 Дб, а это значит, что негативное влияние ультразвука всё же есть.Так что же такое ультразвук? Как он влияет на живые организмы и человека? И какие существуют последствия воздействия ультразвука?

Нами была выдвинута гипотеза, которая гласила, что вследствие воздействия ультразвука на живые организмы будет наблюдаться ускорение жизненных процессов.

Для проверки гипотезы и проведения научно-исследовательской работы были разработаны следующие этапы деятельности:

  • Выбор темы;

  • Формирование целей и задач;

  • Изучение литературы и различный источников;

  • Выбор объектов исследования;

  • Сборка ультразвукового генератора;

  • Разработка плана проведения эксперимента;

  • Проведение эксперимента:

  • Подведение итогов проведенной работы

Нами была поставлена цель: исследовать реакцию живых организмов на ультразвуковое излучение

Задачами являлось:

  1. Изучение литературы по данной теме

  2. Создание простейшего ультразвукового генератора

  3. Проведение эксперимента: облучение ультразвуком разных видов клеток

  4. Обработка и систематизация полученных результатов

  5. Подведение итогов

В качестве объекта исследования были выбраны представители трех царств организмов(грибы, растения и животные)

В ходе проведения научной работы использовались следующие методы исследования: изучение материала, визуальное наблюдение, измерение давления и пульс, моделирование, измерение(высоты побега, прироста биомассы),эксперимент

РАЗДЕЛ I

РАБОТА С ЛИТЕРАТУРОЙ

1.1 История открытия ультразвука

По определению, данному И.Б.Хорбенко в его книге «Звук, ультразвук, инфразвук» ультразвук-это упругиe кoлебания, имеющие частоту выше воспринимаемых человеческим ухом, обычно, под ультразвуком понимают частоты выше 20 000 Гц.

  • Первым, кто дoказал существoвание неслышимых челoвеком, звуковых волн был Лазаро Спаланцани(рис.1.1), итальянский биoлог и натуралист. Он выдвинул теoрию, что летучие мыши ориентируются в пространстве благодаря звуковым волнам,а не свету.

  • Прорыв в технoлогии ультразвука произошёл в 1880 году во Франции братьями Жаком и Пьером Кюри(рис.1.2) был открыт пьезоэлектрический эффект внутри кристаллов. Дальнейшее развитие этого открытия привело к созданию ультразвуковoго датчика-oсновы любого аппарата УЗИ.

  • Создание дефектоскoпа(рис.1.3). В 1928 году С.Сокoлов предложил концепцию ультразвукового дефектоскопа (дефектоскоп используют для oбнаружения скрытых дефектов (полостей, трещин) в металлических массивах)

  • Ультразвук начали испoльзовать в качестве лечебной процедуры с 1940-х годов. В лечебных целях используется теплoвая энергия ультразвука, хотя в то время ультразвук считался панацеей от всех болезней. Ультразвук применялся для лечения суставных бoлей, язв желудка, экземы, астмы и даже стенокардии.

  • Клар Дуссик(рис.1.4), невролoг университета Вены, прoвёл первую попытку использования ультразвука в целях диагностики в 1942 году. Дуссик применял УЗ для oбнаружения опухолей головного мозга. [1]

1.2Свойства ультразвука и особенности его распространения.

Как уже было сказано, по физической природе ультразвук представляет собой упругие волны, и в этом он не отличается от звука, поэтому частотная граница между звуковыми и ультразвуковыми волнами условна.

Существует несколько особенностей распространения ультразвука:

  1. Осoбенность распрoстранения ультразвука в газах и во мнoгих жидкoстях- существование oбластей дисперсии звука, которая сопровождается поглощением ультразвука. Это oобуславливается процессом релаксации ультразвука в газах. Жидкoсти и твёрдые тела являются хорошими проводниками, поэтому применение ультразвука высоких и средних частoт почти всегда применяют к жидкoстям и твёрдым телам, а в воздухе и в газах применяют ультразвук высoких и низких частот[2]

  2. Распрoстранение ультразвукoвых волн в газах и жидкостях зависит от движения среды, акустическиoго течения, зависящегоo от вязкости среды, интенсивноoсти ультразвука и его частoты. [2]

  3. Ещё oдно явления, возникающее при распространении ультразвука в жидкостях- акустическая кавитация.[2] Кавитация-это (от лат. cavita — пустота) — процесс пароoбразования и последующего схлопывания пузырьков пара с однoвременным конденсированием пара в потоке жидкости, сопровождающийся шумом и гидравлическими ударами, образование в жидкoсти полостей (кавитационных пузырьков, или каверн), заполненных паром самой жидкости.[3]

РАЗДЕЛII

ПРАКТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

2.1Простейший генератoр ультразвука

Для изучения влияния ультразвука на живые клетки нами был собрал простейший ультразвуковой генератор (рис.2.1). Он состоит из самой микросхемы,состоящей из трёх логических элементов, переменного резистора, пьезоизлучателя, двух конденсаторов и батареи «Крона», мощностью в 9 Вольт, используемой в качестве источника питания. Все элементы закреплены на отрезке монтажной платы. Так же в генераторе имеется светодиод, который позволяет определить, включен ли прибор, поскольку человек не в состоянии слышать ультразвук. Это необходимо, чтобы избежать разряжения баратеи. Так как расстояние между контактами очень маленькое, может начаться процесс самовозбуждения (прибор начинает излучать ультразвук без замыкания контактов) что бы этого не произошло в генераторе имеется дроссель, который служит ограничителем и препятствует самовозбуждению.

Схема ультразвукового генератора.

2.2 Реакция ростков пшеницы на облучение ультразвуком

Нормально вызревшие воздушносухие семена пшеницы обладают способностью прорастать в том случае, если имеются подходящие условия. Основными из этих условий будет вода, соответствующая температура и доступ воздуха.Мы решили проверить, как на всхожесть и энергию прорастания семян будет влиять ультразвук.

Для выявления реакции ростков пшеницы на облучение ультразвуком был проведён эксперимент: зёрна пшеницы были разделены на группы, включая контрольную группу(КГ), которые в последствии были подвержены облучению ультразвуком.В первый день зёрна пшеницы поместили в сосуд с водой, чтобы выявить непригодные для проращивания зёрна(некоторые семена пересыхают и становятся пустыми, поэтому не смогут дать всход, убрав всплывшие семена можно обеспечить прорастание почти 100% семян, что позволит сделать эксперимент нагляднее), затем, зёрна были разделены на 5 групп по 40 зёрен в каждой группе. Каждый набор семян был помещен в небольшой контейнер, на дне которого находилась ткань ,пропитанная водой. Ткань являлась альтернативой почве, поскольку в такой среде больше влади,что ускорит набухание и дальнейшее прорастание семян.Группы включали в себя 4 комплекта семян, которые в последствии были подвержены воздействию ультразвука и контрольную группу(КГ)-группу, не подвергающуюся воздействию ультразвука. Все образцы находились в одинаковых условиях (на них поступало одинаковое количество света, в комнате была одинаковая температура, образцы получали одинаковое количество влаги (по 4 взбрызгиванияиз пульверизатора на каждый образец)).

Каждая из групп подвергалась облучению разное время, поэтому каждый день образцы поочерёдно уносились в другое помещение с идентичными условиями (температура и освещённость совпадали) и облучались определённое количество времени. Таким образом эксперимент проводился в течении пяти дней(Приложение В):

2.3 Изменение скорости размножения дрожжей вследствие облучения их ультразвуком

Для выявления изменения скорости размножения дрожжей вследствие облучения ультразвуком был проведён эксперимент: в две идентичные чистые пробирки было помещено одинаковое количество пекарских быстродействующих дрожжей(Saccharomy cescerevisia)- вид одноклеточных микроскопических (5—10 мкм в диаметре) грибков (дрожжей),принадлежащих к классу сахаромицетов ,находящих широкое применение в производстве алкогольной хлебопекарной продукции, а также в научных исследованиях [4] Одна пробирка с дрожжами была подвержена воздействию ультразвука в течение 30 минут, вторая пробирка находилась в тех же условиях, что и первая (освещённость, температура воздуха, влажность воздуха), но воздействию ультразвука не подвергалась. После облучения обе пробирки были установлены в штатив, в каждую добавили питательную среду(сахар и вода). Реакция наблюдалась уже по истечению 5 минут. Как известно, дрожжи сбраживают углевлды с образoванием этилового спирта и углекислого газа по уравнению:

С6Н12О6 === 2СН3СН2ОН + 2СО2 [5]с первых минут было видно, в 1 пробирке с дрожжами, которые были подвержены облучению, реакция протекает быстрее, чем во 2. Думаю, это обусловлено тем, что ультразвуковые волны ускоряют движение молекул, усиливается их распад на ионы, изменяется изоэлектрическое состояние, образуются новые электрические поля[6]

m~V~h

h2=85mm-100%

h3=107mm-X%

X%=107mm*100%/85mm=125,9%

Расчет прироста биомассы дрожжей

2.4 Реакция организма человека на облучение ультразвуком

Известно, что ультразвук оказывает влияние, как на растения, грибы, одноклеточные организмы, так и на человека. Для того, чтобы выявить влияние ультразвука на организм человека, мы исследовали его влияние на изменение артериального давление, вследствие воздействия на ткани кровеносных сосудов.При воздействии ультразвука на организм человека отмечается, прежде всего, термическoе действие вследствие превращения энергии ультразвука в теплo. Ультразвук вызывает микро массаж тканей (сжатие и растяжение), что спосoбствует кровоoбращению и, следовательно, улучшению функций тканей. Ультразвук стимулирует процессы и оказывает также нервнo-рефлекторное действие. Степень выраженности измене6ний зависит как от длительности, так и от интенсивности воздействия ультразвуком. В Нашем эксперименте приняли участие 8 испытуемых (в возрасте от 14 до 20 лет) каждый их которых подвергался воздействию ультразвуком в течении 5 минут. Для облучения был использован аппарат для УВЧ-терапии, которым испытуемым облучали запястье(Рис.2.4). Для облучения выбрали именно это место, поскольку там достаточно тонкий кожный покров и кровеносные сосуды находятся близко к поверхности кожи, а значит облучение будет максимально эффективным, а результат заметным.

Во время эксперимента в комнату для физиотерапии приглашалось по одному испытуемому, ему замеряли давление и пульс(Рис.2.5), затем испытуемый подвергался облучению, в процессе воздействия испытуемый чувствовал тепло, вызванное преобразованием энергии ультразвука в тепло. Эксперимент проводился под контролем медицинского персонала. Послезавершения эксперимента были получены следующие данные (Приложение С), по результатам которых были построены 3графика.

График 2.1.Изменение величины систолического давления до и после облучения ультразвуком

График2.2.Изменение величины диастолического давления после облучения ультразвуком

График2.3.Изменение пульса после облучения ультразвуком

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В ходе работы мной была изучена история открытия ультразвука, первых ультразвуковых генераторов и основные физические свойства ультразвука, такие как: существование области дисперсии, различия распространения ультразвуковых волн в зависимости от средыи кавитация.

Для осуществления эксперимента нами был собран простейший генератор ультразвуковых волн на основе микросхемы и пьезоизлучателя.

Я изучила влияние ультразвука на представителей 3царств:

1)Грибы-на примере дрожжей(Saccharomyces cerevisiae)

2) Растения- на примере пшеницы (Tríticum)

3) Животные-на примере человека (Homosapiens)

Было проведено 3 эксперимента и получены следующие результаты:

  1. В результате проведения первогоэксперимента с пшеницей было выявлено, что группы, подверженные облучению ультразвуком развивались быстрее контрольной группы, на всех этапах наблюдения. В первые дни развития скорость прорастания семян во всех группах, подвергшихся облучению была примерно одинаковая, на 4 и 5 день наблюдений(Рис.2.2) начали преобладать проростки, подверженные облучению в течении 80 минут. Ростки облучаемых групп были более сильными, развитыми, а также имели более насыщенный цвет. Я думаю, что это связанно с тем, что ультразвук оказывает стимулирующее действие на обменные и физиологические процессы, что приводит к увеличению скорости деления и роста клеток.

  2. Во втором эксперименте с дрожжами было рассмотрено воздействие ультразвуковых колебаний малой мощности на организмы. Выявлено, что происходит стимулирование жизнедеятельности дрожжевых грибков, ускоряются физиологические процессы, повышается ферментативная активность, активируется механическое разделение их скoплений с oбразованием отдельных жизнеспосoбных клеток, дающих начало новым колониям. Это приводит к увеличению активности по сравнению с контрольной группой организмов, а в дальнейшем и к приросту биомассы на 25,9%(Рис2.3).

  3. В третьем эксперименте, после облучения испытуемых ультразвуком наблюдается тенденция понижения систолического артериального давление у 6 испытуемых, повышение у 2. Диастолическое артериальное давление понизилось у всех испытуемых. Я думаю, что снижение обусловлено тем, что ультразвуковые волны, действуя на стенки кровеносных сосудов, осуществляют клеточный микромассаж, вследствие чего гладкая мускулатура стенок кровеносных сосудов расслабляется, сосуды расширяются,а артериальное давление понижается.

Я надеюсь, что продолжу изучение влияния ультразвука на других объектах.

ЛИТЕРАТУРА

[1] http://rsra.rusanesth.com/history.ppt

[2]В.А.Красильников статья «Ультразвук»

[3] КнэппР.,Дейли Дж.,Хэммит Ф. «Кавитация»

[4] И.П. Бабьева «Семейство сахаромицетовые и другие группы дрожжей»

[5] http://microbiologu/obschaya-microbiologiy/tipyi-brozheniya.html

[6] http:// crystal/spa.ru/article/ultrazvukovaya-terapiya/

ПРИЛОЖЕНИЕ А

(рис.1.1) Лазаро Спаланцани (рис.1.2) Пьер Кюри

(рис.1.3) Ультразвуковой дефектоскоп (рис.1.4) Клар Дуссик

Рис.2.1Ультразвуковой генератор, собранный нами.

Рис.2.2 Пятый день наблюдения

Рис 2.3 Увеличение биомассы дрожжей

Рис.2.4 Ход эксперимента.

Рис.2.5 Снятие показаний приборов

ПРИЛОЖЕНИЕ В

День1

Таблица2.1

№ группы

Время облучения(мин)

Высота ростка(мм)

1

20 минут

0 мм

2

40 минут

0 мм

3

60 минут

0 мм

4

80 минут

0 мм

КГ

Не облучалась

0 мм

День2

Таблица2.2

№ группы

Время облучения(мин)

Высота ростка(мм)

1

20 мин

10 мм

2

40 мин

9 мм

3

60 мин

10 мм

4

80 мин

10 мм

КГ

Не облучалась

5 мм

День 3

Таблца2.3

№ группы

Время облучения(мин)

Высота ростка(мм)

1

20 мин

25 мм

2

40 мин

25 мм

3

60 мин

27 мм

4

80 мин

26 мм

КГ

Не облучалась

23 мм

День 4

Таблица2.4

№ группы

Время облучения(мин)

Высота ростка(мм)

1

20 мин

33 мм

2

40 мин

35 мм

3

60 мин

38 мм

4

80 мин

38 мм

КГ

Не облучалась

28 мм

День 5

Таблица2.5

№ строки

Время облучения(мин)

Высота ростка(мм)

1

20 мин

55 мм

2

40 мин

57 мм

3

60 мин

60 мм

4

80 мин

62 мм

КГ

Не облучалась

  1. м

ПРИЛОЖЕНИЕ С

Время облучения

 

систолическое

диастолическое

пульс

1

5мин

До

111

69

79

После

116

63

82

2

5мин

До

168

110

116

После

141

106

101

3

5мин

До

116

78

101

После

92

73

95

4

5мин

До

136

94

87

После

126

85

81

5

5мин

До

132

76

81

После

132

72

86

6

5мин

До

99

69

79

После

105

65

79

7

5мин

До

118

68

63

После

106

58

57

8

5 мин

До

133

78

75

после

127

75

78

Просмотров работы: 135

school-science.ru

Диссертация на тему «Влияние ультразвукового облучения на ризогенную активность растительных объектов в присутствии регуляторов роста» автореферат по специальности ВАК 03.00.16 - Экология

1. Авсиевич, Н.А. Опыт применения ультразвука и ПАБК в предпосевной подготовке семян сосны и ели / Н.А. Авсиевич и др. // Науч. тр. Моск. лесотехн. ин-та Вып. 256. - М., 1992. - С. 134-139.

2. Агранат, Б.А. Основы физики и техники ультразвука / Б.А. Агра-нат и др..-М.: Высшая школа, 1987. 352 с.

3. Акопян, В.Б. Основы взаимодействия ультразвука с биологическими объектами / В.Б. Акопян, Ю.А. Ершов.-М.: Изд-во МГТУ им. Баумана, 2005.-222 с.

4. Акопян, В.Б. Всхожесть и урожайность томатов в зависимости от обработки семян ультразвуком и парааминобензойной кислотой / В.Б. Акопян и др. // Докл. ВАСХНИЛ. 1987.-Т. 8 .- С. 24-25.

5. Аксельруд, Г.А. Введение в капиллярно-химическую технологию / Г.А. Аксельруд, М.А. Альтшулле //, Химия. 1983. - 264 с.

6. Барсукова, B.C. Физиолого-гигиенические аспекты устойчивости растений к тяжелым металлам: аналитический обзор / B.C. Барсукова. Новосибирск: СО РАН; ГПНТБ; Ин-т почвоведения и агрохимии, 1997-Вып. 47. - 63 с. - (Экология).

7. Байер, В. Ультразвук в биологии и медицине: пер. с нем. / В. Байер, Э. Дернер-Л., 1958. 308 с.

8. Бергман, Л. Ультразвук: пер. с нем./ Л Бергман: Пер. с нем. М.: Издатинлит, 1957. — 726 с.

9. Бергман, Л. Ультразвук и его применение в науке и технике / Л. Бергман. М.: Наука, 1957. - 576 с.

10. Богданова, Л.А. Клинический опыт применения янтарной кислоты /Л.А. Богданова и др. //Клиническая конференция. Ульяновск, 1999. -7 с.

11. Воронина, Т.Г. Использование тетразольного метода без препарирования для определения жизнеспособности семян пшеницы и проса / Т.Г. Воронина // Научн.-техн. бюл. ВИР, 1985. Т. 152. - С. 48-51.

12. Брагинская, Ф.И. Действие ультразвуковых волн на полифосфаты и нуклеиновые кислоты и их комплексы: канд. диссертация / Брагинская Ф.И. -М., 1965.- 193 с.

13. Брагинская, Ф.И. Биофизика / Ф.И. Брагинская, И.Е. Эльпинер, М.: Наука, 1963.-298 с.

14. Браунштейн, А.Е. Ферменты / А.Е. Браунштейн, М.Я. Карпей-ский, P.M. Хомутов; под общ. ред. А.Е. Браунштейн. М.: Наука, 1964. - С. 237.

15. Бреслер, С.Е. Введение в молекулярную биологию / С.Е. Бреслер. -М.: Изд. АН СССР, 1963. 520 с.

16. Брук, М.М. Получение лекарственных препаратов из животного и растительного сырья под действием ультразвука / М.М. Брук // Ультразвук в физиологии и медицине: сборник статей. Ростов на Дону, 1972. - Т. 1. - С. 115-116.

17. Вавилов, П.П. Практикум земледелия / П.П. Вавилов, В.В. Гри-щенко. -М.: Колос, 1983. С. 270.

18. Вайсман, Г.А. Применение ультразвука для получения настоек и экстрактов из растительного сырья / Г.А. Вайсман, М.И. Гуревич, Е.С. Сквирская // Аптечное дело. 1962. № 6. - С. 17-21.

19. Вашков, В.И. Средства и методы стерилизации, применяемые в медицине / В.И. Вашков. — М.: Медицина, 1973. — 176 с.

20. Вершин, Н.Н. Теоретические основы химической технологии / Н.Н. Вершин, Е.В. Двински. 1974. Т. 8. № 4. - С. 585-589.

21. Виноградов, А.П. Геохимия редких и рассеянных элементов / Виноградов А.П. М.: АН СССР, 1957. - 238 с.

22. Гаврилов, Л.Р. Фокусированный ультразвук в физиологии и медицине / JI.P. Гаврилов, Е.М. Цирульников. JL: Наука, 1980. - 189 с.

23. Галиулин, Р.В. Инвентаризация и рекультивация почвенного покрова агроландшавтов, загрязненного различными химическими веществами. Тяжелые металлы / Р.В. Галиулин // Агрохимия. 1994. - № 7-8. - С. 132— 143.

24. Гартман, Х.Т. Размножение садовых растений: пер. с англ. / Х.Т. Гартман, Д. Е. Кестер М., 1963. - 312 с.

25. Гауровиц, Ф. Химия и функция белков / Ф. Гауровиц. М.: Мир, 1965.-530 с.

26. Гнасюк, Г.Н. Применение ультразвука для повышения сокоот-дачи винограда / Г.Н. Гнасюк, М.В. Левина, В.Т. Поповский // Применение ультразвука. М.: ЦНИТИ электропром, 1960. - С. 141-146.

27. Гнасюк, Г.Н. Ускорение кристаллизации винного камня при воздействии ультразвука / Г.Н. Гнасюк, И.П. Дульнева, В.Т. Поповский // Применение ультразвука. М.: ЦНИТИ электропром, 1960. - С. 73-76.

28. Горкова, А.С. Использование метода биоиндикации для оценки фитотаксичности осадков городских сточных вод / А.С. Горкова // Чтения им. В.И. Вернадского. Ярославль, 2002.

29. Давыдов, Г.К. Действие ультразвука на семена сахарной свеклы / Г.К. Давыдов // ДАН СССР. 1940. - № 29. - С. 491-493.

30. Декларацшний патент на винахщ 67662А —Cnoci6 просочення капшярно оепорозного матер1алу / В.М. Задорський. опубл. 15.06.2004. Бюл. №6.

31. Ермаков, Б.С. Выращивание саженцев методом черенкования / Б.С. Ермаков-М.: Лесная промышленность, 1975. 157 с.

32. Жатов, А.И. Влияние ультразвука на рост, развитие и наследственность конопли / Жатов А.И. // Совершенствование приемов селекции и семеноводства полевых культур: Харьков, 1987. С. 109-117.

33. Жуковский, П.М. Ботаника / П.М. Жуковский; под ред. Л.В. Куд-ряшова. 4 изд. - М., 1964. - 240 с.

34. Журавлев, А.И. Ультразвуковое свечение / А.И. Журавлев, В.Б. Акопян. М.: Наука, 1977. - 135 с.

35. Заяс, Ю.Ф. Интенсификация технологических процессов при помощи ультразвука / Ю.Ф. Заяс // Пищевая промышленность. 1960. - № 3(16).-С. 21-28.

36. Зельдович, Я.Б. Физика ударных волн и высокотемпературных гидродинамических явлений / Я.Б. Зельдович, Ю.П. Райзер. — 2-е изд. — М.: Наука, 1965.-688 с.

37. Зорина, О.М. Биохимия / О.М. Зорина, И.Е. Эльпинер. М.: Наука. 1963.-С.-167.

38. Зубрилов, С.П. О механическом воздействии кавитации / С.П. Зубрилов // Ультразвук в сельском хозяйстве: межвузовский сборник научных трудов. — Московская ветеренарная. академия, 1988. — С. 62.

39. Ильин, В.Б. Микроэлементы и тяжелые металлы в почве и растениях Новосибирской области / В.Б. Ильин, А.И. Сысо. Новосибирск: СО РАН, 2001.-226 с.

40. Инструкция по применению. Паспорт. Ультразвуковой технологический аппарат «Волна» модель УЗТА-0,7/22-М. -Бийск: 2005. — 12 с.

41. Истомина, О. Влияние ультразвука на развитие растений / О. Истомина, Е. Островский. ДАН СССР. Новая серия. - 1936. - № 2. - С. 155.

42. Кабата-Пендиас, А. Микроэлементы в почвах и растениях: пер. с англ. / А. Кабата-Пендиас, X. Пендиас. М.: Мир, 1989. - 436 с.

43. Казакова Е.Д. Основы растениеводства / Е.Д. Казакова. — М.: Колос, 1979.- 175 с.

44. Калинин, Ф.Л. Биологически активные вещества в растениеводстве / Ф.Л. Калинин. Киев.: Наукова думка, 1984. 320 с.

45. Кардашев, Г.А. Акустические методы / Г.А. Кардашев, И.С. Мус-лимов, А.В. Салосин // Труды акустического института. Вып. VII. 1969. - С. 177-181.

46. Кардашев, Г.А. Физические методы интенсификации процессов химической технологии / Г.А. Кардашев. М.: Изд-во Химия, 1990. 206 с.

47. Касаткин, А.Г. Основные процессы и аппараты химический технологии / А.Г. Касаткин. 9-е изд. - М.: Химия, 1973. - 750 с.

48. Кашлинский, А. Средство для снижения алкогольного опьянения, предупреждения и снятия алкогольной интоксикации и похмельного синдрома / А. Кашлинский, Д.Н. Мясников // Патент РФ 2160.569, А61КЗ1/375, 2000.

49. Клочкова, Н.М. Влияние производных янтарной кислоты на рост и развитие яровой пшеницы / Н.М. Клочкова, А.В. Адвокачев; Московская сельскохозяйственная академия им. К.А. Тимирязева. М.: Агро, 1999. - С. 89.

50. Колыванова, Г.Е. Физические методы обезвреживания зерна, пораженного токсичными грибами / Колыванова Г.Е., Тишкова Н.С. // Профилактика и лечение незаразных и инвазионных болезней животных. — 1985. -С. 55-58.

51. Константинов, Б.Л. Гидродинамическое звукообразование и распространение звука в ограниченной среде / БЛ. Константинов. Л.: Наука, 1974.-144 с.

52. Косакович, Е.В. Влияние янтарной кислоты на продуктивность и качество урожая пшеницы / Е.В. Косакович, Л.В. Викторова, Н.Н. Максютоваи др.// Тез. докл. III съезда Всероссийского общества физиологов растений. -СПб, 1993.-С. 625.

53. Красильников, В.А. Звуковые и ультразвуковые волны в воздухе, воде и твердых телах / В.А. Красильников. — 3-е изд. — М., 1960. — 352 с.

54. Кренке, Н.П. Регенерация растений / Н.П. Кренке. М.; Л.: Изд-во АН СССРМ, 1950. - 674 с.

55. Лебедев, С.И. Физиология растений / С.И. Лебедев. Москва, 1988. -534 с.

56. Ленинджер, А. Митохондрия: пер. с англ / А. Ленинджер. М.: 1966.-316 с.

57. Леопольд, А. Рост и развитие растений / под ред. И.И. Гунара. М.: Мир, 1968.-493 с.

58. Литвинова, Т.П. Использование ультразвуковых колебаний для интенсификации процессов экстракции лекарственного животного сырья / Т.П. Литвинова и др. // Современные аспекты исследований в области фармации: сборник статей. Рига, 1977. - С. 96-97.

59. Логвиненко, Д.Д. Интенсификация технологических процессов в аппаратах с вихревым слоем / Д.Д. Логвиненко, О.П. Шеляков. — Киев: Техника, 1976.-144 с.

60. Максютова, Н.Н. Действие экзогенной янтарной кислоты на растения / Н.Н. Максютова, В.Г. Яковлева // Проблемы ботаники на рубеже XX- XXI веков: тез. докл. П(Х) съезда Русского ботанического общества. -СПб.: Ботанический институт РАН, 1998. С. 179.

61. Малтабар, JI.M. Влияние регуляторов роста на регенерационные свойства черенков винограда / JI.M. Малтабар и др. // Виноделие и виноградарство. 2002. - № 2. - С. 36-38.

62. Манаков, М.К. Теория и практика применения гиббереллина в виноградарстве / М.К. Манаков // Регуляторы роста растений. JL, 1989. — С. 46-59.

63. Маргулис, М.А. Звукохимические реакции и сонолюминисценция / М.А. Маргулис. М.: Химия, 1986. - 272 с.

64. Мельников, Н.Н. Химия гербицидов и регуляторов роста растений / Н.Н. Мельников, Ю.А. Баскаков. М., 1962. - С. 99.

65. Мирзаев, М.М. Развитие одно-, двух- и трехглазковых зеленых черенков винограда, обработанных ростовыми веществами / М.М. Мирзаев // 1987.-С. 94.

66. Мишуренко, А.Г. Виноградный питомник / А.Г. Мишуренко, М.М. Красюк. -М.: Агропромиздат, 1987. С. 150-153.

67. Молчанов, Г.И. Ультразвук в фармации / Г.И. Молчанов. М.: Медицина, 1980. - 278 с.

68. Молчанов, Г.И. Фармацевтические технологии / Г.И. Молчанов, А.А. Молчанов, Ю.А. Морозов. М.: Альфа-М, 2009. 333 с.

69. Муромцев, Р.С. Основы химической регуляции роста и продуктивности растений / Р.С. Муромцев и др.. М., 1987. - 383 с.

70. Мэзон, У. Физическая акустика: пер. с англ. / У. Мэзон. М., 1966.-Т. 1-7.-С 74.

71. Низова, Г.К. Влияние предпосевной обработки семян янтарной кислотой на качество зеленой массы и зерна овса / Г.К. Низова, Н.П. Ярош // Науч.-техн. бюл. ВИР. 1988. - Т. 184. - С. 17-20.

72. Никелл, JI. Регуляторы роста растений. Применение в сельском хозяйстве: пер. с англ. / JI. Никелл. М., 1984. — 275 с.

73. Николаева, Н.Я. Влияние ультразвука на ускоренное размножение роз полуодревесневшими черенками / Н.Я. Николаева, Н.Г. Возианова, М.Н. Костючек // Охрана, изучение и обогащение растительного мира. — 1987.-Т. 14.-С. 90-92.

74. Новицкий, Б.Г. Применение акустических колебаний в химико-технологических процессах / Б.Г. Новицкий. — М.: Химия, 1983. 192 с.

75. Носов, В.А. Ультразвук в химической промышленности / В.А. Носов. Киев: Гостехиздат, 1963. - 357 с.

76. Открытие № 181 СССР. Ультразвуковой капиллярный эффект / Е.Г. Коновалов // Открытия. Изобретения. 1977. - № 2.

77. Павлов, Е.И. Влияние биологических свойств и качества семян на урожай льна-долгунца / Е.И. Павлов, В.П. Понажаев // Тез. докл. Междуна-родн. научно-практической конференции «Семя». 14-16 декабря. М.: ИКАР, 1999.-С. 152.

78. Пантюхина, Е.В. Изучение влияния ультразвука на процесс извлечения биологически активных веществ из травы донника лекарственного / Е.В. Пантюхина // Актуальные проблемы фармации. Владикавказ: Изд-во Горского госагроуниверситета, 2007. — С. 63-64.

79. Патент 2026777 Российская Федерация. Способ обработки древесины / Задорский В.М., Яриз В.А., Петренко Ю.В., Егоров С.В. Опубл. 20.01.1995 г., Бюл. № 5.

80. Патент 2104733 Российская Федерация. Способ экстракции из твердого растительного сырья / Сульман М.Г.; Анкудинова Т.В.; Пирог Д.Н.;1998.

81. Пентелькина, Н.В. Влияние стимуляторов роста на посевные качества долго хранившихся семян / Н.В. Пентелькина //ауч. тр. Моск. гос. Унта леса, 2001. Вып. 311. — С. 150-153.

82. Плешков, Б.П. Практикум по биохимии растений / Б.П. Плешков. 3-е изд., доп. и перераб. - М.: Агропромиздат, 1985. - 255 с.

83. Полевой, В.В. Фитогормоны / В. В. Полевой. — Л.: Изд-во ЛГУ, 1982.-249 с.

84. Поляновский, О.Л. Ферменты / О.Л. Поляновский; под ред. А. Е. Браунштейн. — М.: Наука, 1966. С. 277

85. Плакида, Е.К. Применение гиббереллина в виноградарстве / Е.К. Плакида, В.И. Габович. Киев: изд-во Урожай, 1964. - 102 с.

86. Понаморев, В.Д. Экстракция лекарственного сырья / В.Д. Пона-марев. М.: Медицина, 1976. - 285 с.

87. Прозоровский, А.С. Ультразвук и его применение в фармацевтической практике / А.С. Прозоровский, Т.П. Литвинова. М.: Наука, 1960.

88. Прохоренко, П.П. Ультразвуковой капиллярный эффект / П.П. Прохоренко, Н.В. Дежкунов, Т.Е. Коновалов. Минск.: Наука и техника, 1981.- 135 с.

89. Радчевский, П.П. Влияние обработки виноградных черенков растворами физиологически активных веществ на их регенереционную активность / П.П. Радчевский, Д.М. Козаченко // Инф. Листок № 60. Краснодар: ЦНТИ, 2000. - 4 с.

90. Радчевский, П.П. Влияние обработки виноградных черенков эк-зубероном на их регенерационные свойства / П.П. Радчевский // Совершенствование сортимента, производство посадочного материала и винограда: Сб. науч. тр. Краснодар: Куб ГАУ, 2002. - С. 126-136.

91. Раевский, К.С. Медиаторные аминокислоты: нейрофармакологи-ческие и нейрохимические аспекты / К.С. Раевский, В.П. Георгиев. М., 1986.-240 с.

92. Рождественский, В.В. Кавитация / В.В. Рождественский. Л.: Судостроение, 1977. — 248 с.

93. Розенберг, Л.Д. Источники мощного ультразвука / под ред. Л.Д. Розенберга. М.: Наука, 1969. - 380 с.

94. Розенберг, Л.Д. Мощные ультразвуковые поля / под ред. Л.Д. Розенберга. М.: Наука, 1968. - 265 с.

95. Розенберг, Л.Д. Физические основы ультразвуковой технологии / Л.Д. Розенберг. М.: Наука, 1970. 688 с.

96. Романцов, М.Г. Препараты метаболического характера, основанные на биологических эффектах янтарной кислоты / М.Г. Романцов и др. // Новые разработки НТФФ «Полисан». СПб. 2001. - 92 с.

97. Рейх, Е. Нуклеиновые кислоты / Е. Рейх, И. Гольдберг; под ред. А. А. Баева. М.:Мир, 1966. - 301 с.

98. Рубин, Б.А. Физиология и биохимия дыхания растений / Б.А. Рубин, М.Е. Ладыгина. М.: Изд-во Московского университета, 1974. - 507 с.

99. Сарвазян, А.П. Взаимодействие ультразвука с биологической средой / А.П. Сарвазян // Акуст. журн. 1977. - Т. 23, № 1. - С. 178-179.

100. Сафронова, Н.М. Продуктивность яровой пшеницы в зависимости от обработки янтарной кислотой и эпином / Н.М. Сафронова, О.Н. Бабен-ко. Кокшетау Государственный университет им. Ш. Уалиханова, 1995. — С. 74.

101. Семагина, М.В. Изучение экстракции биологически активных веществ из лекарственного сырья под действием ультразвука / Н.В. Семагина и др. // Хим.- фарм. журн. 2000. - Т. 3, № 2. - С. 26-29.

102. Синнот, Э.В. Морфогенез растений: пер. с англ./ Э. В. Синнот. — М., 1963.-320 с.

103. Сиротюк, М.Г. Кавитационная прочность воды / М.Г. Сиротюк // Труды акустического института. 1969 - Вып. 6. — С. 5—15.

104. Способ обеззараживания сточных вод: а. с. 1114623 СССР: МКИ7 C02F1/36, C02F1/48, C02F103:42 / А.А. Лях, А.А. Лях, О.А. Дехтяр (СССР). -№3511499; заявл. 16.11.82; опубл. 23.09.84, Бюл. № 35. -3 е.: ил.

105. Стекольников, Г.П. Исследование ультразвуковых колебаний для интенсификации процесса экстракции лекарственного сырья / Г.П. Стекольников и др. // Современные аспекты исследований в области фармации: тез. докл. Рига, 1977. - С. 96-97.

106. Суванаджиев, М. Облъчване с ултразвук на семена от едногоди-шен лук сорт Пионер / М. Суванаджиев, М. Петков // Овощарство Градинар-ство консервна Промышленность. — 1988. — Т. 69, № 6. — С. 9-10.

107. Тарчевский, И.А. Влияние салициловой кислоты на синтез белков проростков гороха / И.А. Тарчевский, Н.Н. Максютова, В.Г. Яковлева // Физиология растений. 1996. - Т.43. № 5. - С. 667-670.

108. Тарчевский, И.А. О вероятных причинах активирующего действия янтарной кислоты на растения / И.А. Тарчевский // Янтарная кислота в медицине, пищевой промышленности, сельском хозяйстве. Пущино, 1997. -С. 217-219.

109. Тарчевский, И.А. Янтарная кислота — миметик салициловой кислоты / И.А. Тарчевский и др. // Физиология растений. 1999. - Т. 46, № 1. - С. 23-28.

110. Талмуд, Д.Л. Структурные превращения белковых молекул / Д.Л. Талмуд. -М.: Наука, 1964. С. 101.

111. Титов, А.Ф. Влияние высоких концентраций кадмия на рост и развитие ячменя и овса на ранних этапах онтогенеза / А.Ф. Титов, Г.Ф. Лай-динен // Агрохимия. 2002. - № 9. - С. 61-65.

112. Терещенко, А.П. Производство привитого посадочного материала винограда / А.П. Терещенко. Симферополь, 1992. - С. 31-42.

113. Тукей, Г. Регуляторы роста растений в сельском хозяйстве: пер. с англ. / Г. Тукей. М., 1958. - 284 с.

114. Турецкая, Р.Х. Вегетативное размножение растений с применением стимуляторов роста / Р.Х. Турецкая, Ф.Я. Поликарпова. М., 1968. -214 с.

115. Турецкая, Р.Х. Физиологические основы размножения растений черенками с применением стимуляторов роста: автореф. дис. док. биол. наук / Турецкая Р.Х. М., 1960. - 20 с.

116. Турецкая, Р.Х. Физиология корнеобразования у черенков и стимуляторы роста / Р.Х. Турецкая. М., 1961. - С. 75.

117. Филиппович, Ю.Б. Практикум по общей биохимии / Ю.Б. Филиппович, Т.А. Егорова, Г.А. Севастьянова. М.: Просвещение, 1982. - 311 с.

118. Флинн, Г. Физика акустической кавитации в жидкости / Г. Флинн; пер. с англ. под. Ред. У. Мэзона. // Физическая акустика. — М.: Мир, 1967.-358 с.

119. Хенох, М.А. Реакция клеток на экстремальные воздействия / М.А. Хенох, Г.П. Пинаев, Е.А. Ковалева. М.: Изд. АН СССР, 1963. - С. 6.

120. Хилл, К. Применение ультразвука в медицине. Физические основы: пер. с англ. / К. Хилл. М.: Мир, 1989. - 463 с.

121. Хмелев, В.Н. Многофункциональные ультразвуковые аппараты и их применение в условиях малых производств, сельском и домашнем хозяйстве / В.Н. Хмелев, О.В. Попова. Барнаул: Изд-во Алт ГТУ, 1997. - 167 с.

122. Хмелев, В.Н. Ультразвуковые многофункциональные и специализированные аппараты для интенсификации технологических процессов в промышленности, сельском и домашнем хозяйстве / В.Н. Хмелев, Г.В. Леонов и др.. Барнаул: Изд-во АлтГТУ, 2007. - 400 с.

123. Хорбенко, И.Г. За пределами слышимого / И.Г Хорбенко. М.: Машиностроение, 1986.-208 с.

124. Чайлахян, М.Х. Регуляторы роста у виноградной лозы и плодовых культур / М.Х. Чайлахян, М.М. Саркисова. Ереван: Изд-во АН Армянской ССР, 1980.-187 с.

125. Шангин-Березовский, Г.Н. Усиление эффекта стимуляции при сочетании ультразвука с воздействием парааминобензойной кислотой / Г.Н. Шангин-Березовский, В.Ф. Пивоваров, Е.Г. Добруцкая // Ультразвук в сельском хозяйстве. М., 1988. - С. 84-89.

126. Шевелуха, B.C. Сельскохозяйственная биотехнология /B.C. Ше-велуха и др.; под ред. B.C. Шевелухи. — М.:Высшая школа, 1998. 408 с.

127. Шестер, В.А. Применение регуляторов роста в винограднике и питомниководстве / В.А. Шестер, Р.Ш. Гадиев. К.: Урожай, 1992. - 122 с.

128. Эльпинер, И.Е. Биофизика ультразвука / И.Е. Эльпиер. М.: Мир, 1973.-384 с.

129. Эльпинер, И. Е. Ультразвук. Физико-химическое и биологическое действие / И.Е. Эльпиер. М.: Физматгиз, 1963. - 347 с.

130. Эльпинер, И.Е. Экспериментальные исследования по обеззараживанию воды ультразвуком: дис. канд. техн. наук / Эльпинер И.Е. — М., 1959.-163 с.

131. Юсуфов, А.Г. Регенерация высших растений / А.Г. Юсуфов. М.: Знание, 1981.-64 с.

132. Ягодин, Б.А. Накопление кадмия и свинца некоторыми сельскохозяйственными культурами на дерново-подзолистых почвах разной степени окультуренности / Б.А. Ягодин и др. // Изв. ТСХА. — 1995.-Вып. 2. — С. 85— 98.

133. Buondonno, A. Titrateble acidity of organo-mineral complexes as affected by node of preparation, drying and stability of aggregates / A. Buondonno, A. Violante // Canad. J. Soil Sc. 1991.-Vol. 71, № 3. - P. 285-291.

134. Bar, R. Ultrasound Enhanced Bioprocesses, in: Biotechnology and Engineering / R. Bar. 1987. - Vol. 32, № 5. - P. 655-663.

135. Bar, R. Ultrasound enhanced bioprocesses: Cholesterol oxidation by Rhodococcus erythropolis / R. Bar //.Biotechnol Bioeng. 1988. Vol. 32, № 5. P. 655-663.

136. Barcello, J. Plant water relations as affected by heavy metal stress: a review / Barcello J., Pochenrieder Ch. // J. Plant Nutr. 1990. - Vol. 13, № 1. - P. 1-37.

137. Breitbach, M. Influence of ultrasound on adsorption processes / M. Breitbach, D. Bathen // Ultrasonics Sonochemistry. 2001. - Vol. 8, № 3. - P. 277-283.

138. Bsoul, A. Effectiveness of ultrasound for the destruction of Mycobacterium sp. strain (6PY1) / A. Bsoul, J. Magnin, N. Commenges-Bernole / /Ultrasonics Sonochemistry. 2009. - Vol. 17, № 1. - P. 106-110.

139. Chauvin, P. Notes concernant L'emploi de L'exuberone. Chauvin s.a. agrodistribution / P. Chauvin // Catalogue. 2000, № 4. - P. 46.

140. Castro, P. Pooting stimulation in muscadine grape cuttings / P. Castro, E. Melotto, T. Soares. Departamento de Botaniko Esalgiusp, C. P. 09 - Sep: 13418-900, Paracicaba.

141. Cataldo, D.A. Rapid calorimetric determination of nitrate in plant tissue by titration of salicilic acid / D.A. Cataldo, M. Naroon, L.E. Shrader et al // Commun. Soil. Sci. Plant Anal. 1975. -№ 6. -P.71.

142. Celik, I; Determination of toxicity of subacute treatment of some plant growth regulators on rats / I. Celik, Y. Tuluce // Environmental toxicology. New York. 2007. Vol. 22, №> 6. P. 613-619.

143. Chisti, Y. Sonobioreactors: using ultrasound for enhanced microbial productivity / Chisti, Y // Trends in Biotechnology. 2003. - Vol. 21, № 2. - P. 89-93.

144. Collings A. Ultrasonic destruction of pesticide contaminants in slurries / A.F. Collings, P.B. Gwan // Ultrasonics Sonochemistry. 2009. - Vol. 17, № l.-P. 1-3.

145. Davies, R. Observations on the use of ultrasound waves for the disruption of microorganisms / R. Davies // J. Bacteriol. 1959. - № 33. - P. 481—493.

146. Dehghani, M. Effectiveness of ultrasound on the destruction of E. coli / M. Dehghani // Am. J. Environ. Sci. 2005. - № 3. - P. 187-189.

147. Eller, S.A. Straightened diffusion in ultrasonic field / S.A. Eller, H.G. Flynn // Journal of the Acoustical Society of America. 1967. - Vol. 37, № 3. - P. 493-503.

148. El'piner, I.E. Ultrasound: Physical, Chemical, and Biological Effects / I.E. El'piner // Consultants Bureau. New York, 1964. - P. 53-78.

149. Ghodbane, H. Degradation of Acid Blue 25 in aqueous media using 1700 kHz ultrasonic irradiation: ultrasound/Fe(II) and ultrasound/h302 combinations / H. Ghodbane, O. Hamdaoui // Ultrasonics Sonochemistry. 2009. — Vol. 16,№5.-P. 593-598.

150. Gonzalez, M. Ultrasound-assisted Extraction of Polyphenols from Red-grape (Vitis Vinifera) Residues / Gonzalez-M, X. Usaqu6n-C, M. Martinez-R, and H. Aya-Baquero // 13th World Congress of Food Science & Technology. — 2006. —P.1315-1324.

151. Geiduschek, E. Advances in Biological and Medical Physics / E. Gei-duschek, A. Holtzer // Acad. Press. 1958. - Vol. 6, - P. 431.

152. Hickling, R. Shock wave at slammed of cavitational bubble / R. Hick-ling, M.S. Plesset // Phys. Fluids. 1964. - Vol. 7, № l. p. 7-14.

153. Hua, H. Inactivation of Escherichia coli by sonication at discrete ul-trosonic frequencies / H. Hua, J. Thompson // Water Res. 2000. - № 34. - P. 3888-3893.

154. Kim, S.M. Processing parameter of chymosin extraction by ultrasound / S.M. Kim, J.F. Zayas // Journal of Food Science. 2008. - Vol. 54, № 3. - P. 700-703.

155. Kirby, K. S. Biochemistry / K. S. Kirby. 1957. - 411 p.

156. Koda, S. Inactivation of Escherichia coli and Streptococcus mutans by ultrasound at 500 kHz / S. Koda, M. Miyamoto, M. Toma // Ultrasonics Sonoche-mistry. -2009. Vol. 16, № 5. - P. 655-659.

157. Laugier, F. Ultrasound in gas-liquid systems: Effects on solubility and mass transfer / F. Laugier, C. Andriantsiferana, A. Wilhelm M. // Ultrasonics So-nochemistry. 2008. - Vol. 15, № 6. - P. 965-972.

158. Mahvi, A. Ultrasonic technology effectiveness in total Coliforms disinfection of water /А. Mahvi, M. Dehghani, F. Vaezi // J. Appl. Sci. 2005. - № 5. -P. 856-858.

159. Mummery, C.L. The effect of ultrasound on fibroblasts in vitro / C.L. Mummery // Ph.D. Thesis, University of London, England, 1978.

160. Mizrach, A. Determination of fruit and vegetable properties by ultrasonic excitation / Mizrach A., Galili N., Rosenhouse G. // Trans. American Societyof Agricultural and Biological Engineers. St. Joseph, Mich. 1989. - Vol. 32, № 6. - P. 2053-2058.

161. Nagy, J. napraforgotermesztes biztonsaganak fokozasa ultrahangkeze-lessel ( Sclerotinia sclerotiorum). ВНР / Nagy J., Ratkos J. // Novenytermeles.1986.-Vol. 35, № l.-p. 51-58.

162. Nagy, J. Csavazo szerek hatekonysaganak novelese ultrahang segitse-gevel peronoszporaval mestersegesen fertozott napraforgo eseten / Nagy J., Ratkos J. // Debreceni Agrartudom. Egyet. Tudom. Kozl. 1984. - Vol. 24. - P. 257-279.

163. Nagy, J. Lehetosegek a napraforgo Sclerotinia sclerotiorum (Lib.) de Bary okozta betegsege elleni vedelem kidolgozasaban / Nagy J., Ratkos J. // Debreceni Agrartudom. Egyet. Tudom. Kozl. 1986. - Vol. 26. - P. 169-185.

164. Palma, M. Ultrasound-assisted extraction of compounds from foods / Palma, M., Pineiro, Z., Rostagno, M. A., Barroso, C.G. // Food Chemistry. 2008. -Vol. 106, № 2. - P. 804-810.

165. Rinaldelli, E. Effect of ultrasonic waves on seed germination of Cap-paris spinosa L. as related to exposure time, temperature, and gibberellic acid / Rinaldelli, E.University of Florence, Department of Horticulture, Firenze, ITALIE1987.-P. 18.

166. Reid, J. M. Interaction of ultrasound and biological tissues / J. M. Reid and M. R. Sikov // Proceedings of a workshop, Wash. 1972. - 340 p.

167. Ren, Tian Rui. Activities and Toxicity of a Novel Plant Growth Regulator 2-Furan-2-yl-l ,3. Dioxolane / T. Ren, Y. Xie, W. Zhu, Y. Li // Journal of Plant Growth Regulation. New York. 2007. - Vol. 26, № 4. - P. 362-368.

168. Sevag, M.G. Biological Chemistry / M.G. Sevag, D.B. Lackman, 1938.-548 p.

169. Shcherban, E.P. Assessment of Toxicity of Plant Growth Regulators by Biotesting on Daphnia magna Straus / E.P. Shcherban // Hydrobiological Jor-nal. 2001. - Vol. 37, № 3. - 139 p.

170. Stanisavljevica, I. Ultrasonic extraction of oil from tobacco (Nicotiana tabacum L.) seeds / Ivana T. Stanisavljevica, M.L. Lazica and V.B. Veljkovic, Serbia. Ultrasonics sonochemistry. Vol 14, № 5. - P.646-652.

171. US Patent 6250011 Method for uptake of a substance into a seed, 2001.-7 p.

172. Vilinovic, M. Vyuziti ultrazvuku ve vinogradniek technologii / Vili-novic M // Vonohrad. 1988. - Vol. 26, № 4. - p. 83.

173. Van Wambeke E.Ultrasonic antifungal treatment of crop nutrient solutions / Van Wambeke E., Van Reet J., Vanachter A., Van Assche C. // Meded. Fac. Landbouww. Rijksuniv. Gent. 1985.- Vol. 50, № 3, - P. 1081-1086.

174. Yaldagard, M. Method for clearing of fungal spores from seed by ultrasound. United States Patent 6185865 / Maryam Yaldagard , Seyed Ali Mortaza-vi, 2007. 12 p.

175. Zhang Ying. Ultrasound-associated extraction of seed oil of Korean pine / Zhang Ying, Wang Zhen-yu, Chen Xiao-qiang // Journal of Forestry Research. Northeast Forestry University and Ecological Society of China. 2005. -Vol. 16, № 2. -P 140-142.

176. Zuziova, A. Stabilizacia kvapalnych hnojiv NP ultrazvukom / Zuziova A., Zapletalova J. // Agrochemia (Bratislava) Stabilizacia. — 1990. Vol. 30, № 8. -P. 232-235.

177. Zabaneh, M. Ultrasound-enhanced bioprocess. II: Dehydrogenation of hydrocortisone by Arthrobacter simplex / Zabaneh, M. Bar, R. // Biotechnol. Bio-eng. 1991. - Vol. 37, № 11. - P 998-1003.

178. Federal Register. Certain Plant Regulators, Cytokinins, Auxins, Gib-berellins, Ethylene, and Pelargonic Acid; Tolerance Exemptions. Environmental Protection Agency. 1998. - Vol. 63, № 205. - P 56882-56886.

www.dissercat.com

7 Воздействие ультразвука на живые системы

Как было показано в предыдущих разделах, при распространении интенсивных ультразвуковых колебаний (интенсивностью более 1…2 Вт/см2) в жидкости наблюдается, обусловленный ультразвуковым давлением эффект, называемый ультразвуковой кавитацией. Кавитационные пузырьки совершают пульсирующие колебания, приводящие к активной локальной турбулизации среды. После кратковременного существования часть пузырьков захлопывается. При этом наблюдаются локальные мгновенные давления, достигающие сотен и тысяч атмосфер. При захлопывании кавитационных пузырьков наблюдаются так-же локальные повышения температуры и электрические разряды. Интенсивность, соответствующая порогу кавитации, зависит от рода жидкости, частоты звука, температуры и других факторов. В воде на частоте 20 кГц она составляет около 0,3…1 Вт/см2. Выявлено, что в диапазоне частот (5…10)×103 Гц отмечаются такие физико-химические явления, как разделение молекул и ионов с различной массой, искажение формы волны, появление переменного электрического поля, капиллярно-акустического и теплового эффекта, активация диффузии. Здесь проявляются сопутствующие эффекты, влияющие на процессы экстракции из лекарственного, растительного и животного сырья, наблюдается усиление процессов гиперфильтрации, проницаемости клеточных мембран, становятся возможными стерилизация термолабильных веществ, фонофорез, получение концентрированных ингаляционных аэрозолей. Как известно, механическое действие ультразвука приводит к размельчению и диспергированию частиц. Механически работа ультразвука усиливает диффузию растворителей в биологические ткани. Физико-химическое действие ультразвука на биологические объекты, прежде всего, связано с морфологией их поверхности. Ультразвук усиливает в тканях проницаемость клеточных мембран и диффузные процессы, изменяет концентрацию водородных ионов в тканях, вызывает расщепление высокомолекулярных соединений, ускоряет обмен веществ. При умеренной и небольшой интенсивности ультразвука в живых тканях явления кавитации практически не выражены и наблюдается лишь пульсация естественных пузырьков в биологических жидкостях и усиление внутриклеточных и внеклеточных микропотоков жидкости, прекращающихся при отключении генератора ультразвука. Помимо освобождения механической энергии, образование кавитационных полостей сопровождается возникновением электрических зарядов на пограничных поверхностях, вызывающих люминесцентное свечение и ионизацию молекул воды распадающихся на свободные гидроксильные радикалы и атомарный водород (Н2O = НО + Н). В химическом отношении продукты распада ионизированных молекул воды в тканях организма крайне активны. Именно их большой активностью обусловлен ряд общебиологических эффектов, проявляющихся под влиянием ультразвука [20]. Ультразвук изменяет скорость процессов на границе газ-жидкость. Действие ультразвука повышает растворимость азота в воде на 12%. И в то же время ультразвуковое облучение растворов приводит к их дегазации. Тепловое действие ультразвука происходит вследствие превращения акустической энергии в тепловую в результате поглощения ультразвука. Кроме того, образование тепла обусловлено физическими явлениями, вызывающими так называемый эффект пограничных поверхностей. Сущность его заключается в усилении действия ультразвука на границе разделения двух сред. Особенно это сказывается на тепловом эффекте, который может усиливаться в несколько раз. Биологическое действие ультразвука на клетки и ткани определяется главным образом интенсивностью ультразвука и длительностью облучения и может оказывать как положительное, так и отрицательное влияние на жизнедеятельность организмов [19]. Так, возникающие при сравнительно небольших интенсивностях ультразвука (до 1…2 Вт/см2) механические колебания частиц производят своеобразный микромассаж тканей, способствующий лучшему обмену веществ и лучшему снабжению тканей кровью и лимфой. Повышение интенсивности ультразвука может привести к возникновению в биологических средах акустической кавитации, сопровождающейся механическим разрушением клеток и тканей (кавитационными зародышами служат имеющиеся в биологических средах газовые пузырьки). Однако более интенсивные и длительные воздействия могут привести к перегреву биологических структур и их разрушению (денатурация белков и др.). Первичный эффект действия ультразвука проявляется влиянием на тканевые и внутриклеточные процессы; изменение процессов диффузии и осмоса, проницаемости клеточных мембран, интенсивности протекания ферментативных процессов, окисления, кислотно-щелочного равновесия, электрической активности клетки. В тканях под действием ультразвука активируются обменные процессы, увеличивается содержание нуклеиновых кислот, и стимулируются процессы тканевого дыхания. Под влиянием ультразвука повышается проницаемость стенок сосудов. В основе биологического действия ультразвука могут лежать также вторичные физико-химические эффекты. Так, при образовании акустических потоков может происходить перемешивание внутриклеточных структур. Кавитация приводит к разрыву молекулярных связей в биополимерах и других жизненно важных соединениях и к развитию окислительно-восстановительных реакций. Ультразвук повышает проницаемость биологических мембран, вследствие чего происходит ускорение процессов обмена веществ из-за диффузии. Все перечисленные факторы в реальных условиях действуют на биологические объекты в том или ином сочетании совместно, и поэтому трудно, а подчас невозможно раздельно исследовать процессы, имеющие различную физическую природу. В настоящее время, ультразвук – один из методов интенсификации биокатализа. Ультразвуковое облучение ассоциируется с повреждением клеток, но доказаны и благотворные последствия озвучивания на усиление биокатализа и жизнедеятельность живых клеток. Оксиление холестерола клетками Rhodococcus erythropolis, дегидрогенирование кортизола неподвижными клетоками Arthrobacter было исследовано при ультразвуковом воздействии на частоте 20 кГц. Значительное повышение скорости биотрансформации наблюдалось при облучении клеток в течение 5 секунд каждые 10 минут мощностью 2,2 Вт/см2. Ультразвук повышал массобмен через клеточные мембраны. Кавитация в суспензиях клеток. При повышении интенсивности ультразвука до значений, когда в среде возникают механические усилия, сравнимые с прочностью клеточных мембран, начинается процесс разрушения клеток. Эффект наблюдается, если амплитуда пульсации пузырьков возрастает до определенной величины. Величина эта различна для разных клеток, зависит от их формы и размера, а также прочности цитоплазмической мембраны и наличия цитоскелета. Ультразвуковая дезинтеграция клеток получила широкое применение в биотехнологии, в биохимических и вирусологических исследованиях для выделения отдельных веществ и фрагментов клеток, а также в лабораторной диагностике для определения механической резистентности клеточных мембран. Воздействие ультразвука на белки. Известно, что в ультразвуковом поле происходит изменение структуры, формы и функции молекулы белка. Направление этих изменений зависит от строения белковых и концевых групп белка и свойств газа, содержащегося в водном растворе. Установлено, что эффект воздействия ультразвука на биомакромолекулы (нуклеопротеиды, нуклеиновые кислоты, липопротеиды и другие) зависит от природы газа, присутствующего в озвучиваемом растворе исследуемых веществ. В присутствии кислорода происходит процесс деградации биомакромолекул, вызывающий угнетение их биокаталитической активности. Данные процессы сопровождаются снижением вязкости растворов этих веществ. В присутствии водорода наблюдается увеличение молекулярной массы биомакромолекул при сохранении их нативных свойств, в частности таких белков, как сывороточный альбумин, трипсин и пепсин. Воздействие ультразвука на ферменты. Выявлено, что изменения ферментов при ультразвуковом облучении обусловлены не только структурой этих белков, но и природой присутствующего газа. В связи с этим ультразвук не всегда оказывает на них инактивирующее действие. Инактивация ферментов при озвучивании наблюдается в том случае, если этот процесс происходит в присутствии кислорода; в среде, насыщенной водородом, инактивация не происходит. Это установлено при ультразвуковой обработке таких ферментов, как трипсин, пепсин, тирозиназа и других. Некоторые ферменты, например каталаза, вообще не инактивируются ультразвуком. Оксидазы более чувствительны к воздействию ультразвука, в то время как редуктазы, каталазы и амилазы обладают достаточной устойчивостью. Стерилизующий эффект ультразвука обусловлен разрушающим воздействием ультразвуковых колебаний на микроорганизмы, что позволило использовать ультразвук для стерилизации и дезинфекции. Так, например, стерилизация молока при озвучивании в течение 15…60 секунд задерживает его скисание на 5 суток, при этом витамины в молоке сохраняются. В 1 см3 молока, стерилизованного ультразвуком, содержится в среднем 18 КОЕ, в то время как после обычной пастеризации в течение 1 часа в 1 см3 его остается около 3000 КОЕ. Механизм стерилизующего действия ультразвука весьма сложен и раскрыт не полностью. Очевидно, кавитация является ведущим фактором. Явление кавитации возникает в первую очередь там, где прочность жидкости наименьшая, т.е. на границе раздела сред клетка-жидкость. При образовании на поверхности клетки кавитационного пузырька в момент его уменьшения происходит как бы втягивание структуры стенки в полость каверны. В последующей фазе при захлопывании каверны возникает мощный гидродинамический удар, достигающий десятков МПа. Выявлены положительные результаты дезинфекции воды посредством ультразвуковых колебаний; в течение 5 минут удается достигнуть полной стерилизации воды без применения каких-либо химических реагентов. Отмечается также положительный эффект применения ультразвуковых колебаний для стерилизации консервов и соков. Выяснено, что при действии ультразвука повышается чувствительность микроорганизмов к дезинфицирующим веществам. Стерилизующий эффект при обработке водных взвесей бактерий кишечной палочки (Escherichia coli), которые предварительно подвергались действию ультразвука, был достигнут при значительно меньших концентрациях хлора, формалина и других дезинфицирующих веществ. Это обусловлено изменением («расшатыванием») макромолекулярных структур, входящих в состав оболочки озвучиваемых микроорганизмов, что приводит к нарушению проницаемости оболочек и мембран живых клеток. Почти все микроскопические растения и организмы погибают, если подвергнуть их действию ультразвука высокой интенсивности. Этот факт в настоящее время рассматривается как альтернативный, безопасный путь к очищению воды и продуктов питания. Разрушаются ультразвуком кишечная (Escherichia coli), брюшнотифозная (Salmonella typhi), дифтерийная (Corynebacterium diphtheriae), сенная (Bacillus subtilis) палочки, столбняка (Tetanus bacillus), сальмонеллы (Salmonella), кокки (Staphylococcus), трипаносомы (Trypanosoma bacillus), трихомонады (Trichomonas), возбудитель тифа (Typhus recurrens) и др. Ультразвук высокой интенсивности оказывает разрушающее действие на вирусы табачной мозаики (Tobaco mosaic virus), энцефалита (Encephalitis virus), сыпнотифозные, гриппа (Influentia). Бактериофаги больших размеров также чувствительны к действию ультразвука. Из патогенных микроорганизмов наибольшую устойчивость к воздействию ультразвука проявляют различные штаммы туберкулезных палочек (Tuberculum bacillus). Cтерилизующее действие ультразвука на микроорганизмы проявляется на частотах 20 кГц и выше, при интенсивности более 0,5 Вт/см2 в кавитационном режиме облучения. Применение ультразвука возможно для стерилизации лекарственных препаратов, приготовленных как в заводских, так и в аптечных условиях. В аптечных условиях, применяя ультразвук частотой до 490 кГц и интенсивностью до 20 Вт/см2 в течение 5 минут, достигали полной стерилизации глазных капель: 0,25%-ного раствора сульфата цинка, 1%-ных растворов дионина, платифиллина гидротартрата, солянокислого пилокарпина. Анализ приготовленных растворов показал сохранение подлинности и количественного содержания лекарственных веществ в растворах до и после ультразвукового воздействия. Известно, что высокую степень микробной обсемененности имеет лекарственное сырье, в особенности растительное. Поэтому настои, отвары и слизи в аптеках сохраняются не более 2 суток, так как после этого срока может бурно развиться микрофлора. Ультразвук определенных частот и интенсивности вызывает эмульгирование двух несмешивающихся жидкостей и одновременно стерилизацию обращенных эмульсий. Если же возникает необходимость простерилизовать готовые эмульсии ультразвуком, то экспозицию озвучивания по сравнению с озвучиванием суспензии следует уменьшить до 5…10 мин при интенсивности до 5…10 Вт/см2 независимо от частоты ультразвука. Одновременное использование антисептиков и ультразвуковой обработки позволяет снизить концентрацию антисептиков в 10…50 раз в лекарственных формах. В настоящее время делаются попытки стерилизации большой группы жидких лекарственных форм с помощью ультразвука различных частот и интенсивности в сочетании с некоторыми антимикробными препаратами. Ионы серебра, меди, цинка, находящиеся в растворе в концентрациях, не поддающихся количественному определению («следы»), в комбинации с ультразвуком (интенсивностью 0,3…0,5 Вт/см2 временем облучения 15…30 мин) проявляют олигодинамическое воздействие на всю микрофлору, которая находится в лекарственной форме. Активность ионов металлов в отношении, например, грибов снижается в ряду Ag+, Hg2+, Cu2+, Cd2+, Cr2+, Ni2+, Pb2+, Co2+, Zn2+, Fe2+, Ca2+. Соли тяжелых металлов в большой концентрации коагулируют белки, в малых – являются блокаторами меркаптогрупп. При ультразвуковой обработке водных суспензий микобактерий частотой 20 кГц, происходит разрушение 93% микобактерий, а при высокочастотном ультразвуковом воздействии (612 кГц) – 35,5%. Ультразвуковой капиллярный эффект – явление увеличения глубины и скорости проникновения жидкости в капиллярные каналы под действием ультразвука (по сравнению с глубиной и скоростью, обусловленных только капиллярными силами). Открытие ультразвукового капиллярного эффекта принадлежит белорусскому ученому академику Е.Г. Коновалову (1961) [46,47]. В его эксперименте использовались стеклянные трубки с диаметром 2 мм, имевшие входной рупор. При нормальном падении волн на отверстие рупора в трубке наблюдался дополнительный подъем уровня жидкости (сверх высоты капиллярного уровня), пропорциональный силе звука. В серии работ Е.Г. Коновалова обнаружено, что дополнительный подъем под действием ультразвука линейно растет при повышении температуры и увеличении диаметра. Максимальная высота и скорость подъема наблюдались при контакте капилляров с поверхностью излучателя. Исследования позволили полагать, что ультразвуковой капиллярный эффект обусловлен ударами кумулятивных струй или в упрощенном варианте давлением, возникающим при захлопывании кавитационных пузырьков около устья капилляра. Подобно ультразвуковому капиллярному эффекту известно явление «обратного» ультразвукового капиллярного эффекта, нашедшего широкое применение, в том числе и в медицине (Педдер В.В, 2009) [49]. Влияние ультразвука на развитие черенков. В Ботаническом саду Одесского университета изучали влияние ультразвуковых колебаний на возможность ускорения корнеобразования и увеличения выхода укорененных черенков роз (Rosa L.) [48]. Черенки нарезали из средней части однолетних полуодревесневших побегов. Связанные в пучки черенки помещали в ванну, дном которой служила излучающая пластинка, после чего ванну заполняли водой. Опытные черенки озвучивали в течение 15, 30, 45 секунд, 1, 3, 5, 12 и 20 минут при интенсивности 1 Вт/см2 и частоте колебаний 22 кГц, контрольные – выдерживали в водной среде. Для укоренения использовали смесь листовой земли, чернозема и речного песка в соотношении 2:2:1. Результаты опыта показали, что у всех сортов обработка в течение трех минут увеличивает укореняемость и ускоряет корнеобразование. Срок укоренения черенков в опыте составил 15 дней, в контроле 28 дней. Под действием ультразвука интенсивность трансприрации у опытных растений по сравнению с контролем увеличивалась на 20…25%. Применение ультразвука позволяет проводить черенкование без специальных туманообразующих установок 2…3 раза в год.

old.u-sonic.ru

Ультразвуковая обработка семян | Гидропоника

Ультразвуковая обработка зерна и семян перед посадкой интенсифицирует процесс прорастания, повышает урожайность различных культур в среднем на 20…40% [1, 2].

Так обработанные ультразвуком зерна ячменя дают всходы на 2-3 дня раньше, чем контрольные посадки, длина колоса и количество зерен в нем увеличиваются на 30%, количество стеблей от одного зерна также увеличивается на 25-30%.

Механизм ультразвукового воздействия на зерна и семена до конца не исследован. Ясно только, что ультразвук способен стимулировать жизненные силы, заложенные природой в каждую сельскохозяйственную культуру.

Экспериментальные исследования позволили установить, что ультразвуковое воздействие в большей или меньшей степени, но всегда положительно влияет на процесс прорастания зерен и семян и увеличивает урожайность. Максимальное повышение урожайности отмечено у дынь — на 46%.

Обработка семян огурцов перед посадкой ультразвуком приводит к тому, что междоузлия на взрослом растении (места образования плодов) формируются в полтора раза чаще, получаемые плоды отличаются от контрольных вкусом.

Обработка семян томатов ультразвуком позволила установить, что после посадки кусты разрослись сильнее, плодов образовалось больше, созрели они быстрее, чем контрольные. Анализ состава плодов показал, что обработанные ультразвуком томаты имели большее количество витаминов, чем контрольные.

Хорошие результаты были получены автором при обработке ультразвуком семян капусты, моркови, свеклы, лука.

При обработке семян ультразвуком в них можно вносить необходимые микроэлементы, уничтожать возбудителей болезней и вредителей, активизировать ферменты.

Так например, ультразвуковая обработка семян редиса в растворе органических удобрений повышает урожайность на менее чем в 2 раза.

Обработка семян и зерен может осуществляться в воде или в водном растворе микроэлементов и удобрений. Обычно в качестве такого раствора используется водный раствор марганцовокислого калия. Такой раствор позволяет не только внести необходимый растениям калий, но и произвести предпосевную дезинфекцию семян.

Предварительно подготовленный слабый раствор марганцовокислого калия (бледно розового цвета) в количестве 200-250 мл. вливается в стакан миксера и в него помещаются обрабатываемые семена. Количество семян (по объему) не должно превышать 10 — 30%. Мелких семян допускается обрабатывать больше.

Время обработки семян не более 5 минут, время обработки зерен не более 10 мин. Признаком достаточной обработки может служить изменение цвета водного раствора с розового до светло-желтого. При обработке семян в маленьких стеклянных объемах (менее 200 мл) время обработки должно быть уменьшено до 3 мин. При обработке зерна в больших объемах (например, в трехлитровых банках) допускается обрабатывать до 1 кг зерна, обеспечивая его перемешивание. В этом случае время обработки составляет 20 минут и перемешивание зерна осуществляется через каждые 1-2 мин.

[1] Истомина О., Островский Е.. Влияние ультразвука на развитие растений. ДАН СССР, Новая серия 2, 155 1936.

[2] Давыдов Г.К.. Действие ультразвука на семена сахарной свеклы. ДАН СССР, 29, 491 — 493, 1940.

Источник

www.ponics.ru


Sad4-Karpinsk | Все права защищены © 2018 | Карта сайта