Электричество в жизни растений

Весной этого года заинтересовалась этой темой, прочитав на другом форуме следующее: Растению не потребуются какие-то теплицы и частые поливы, при условии реализации принудительной корневой – ионной подкачки. Для этого необходима имплантация цветного металла в стволик цитруса, а в грунте, соответственно – чёрного. С этой целью лучше применять электротехническую медь, а в грунте обыкновенную сталь (можно нарезанную полосками — оловянированную жесть от банок сгущёнки) в сочетании с медью. Медь закладывается в грунт в радиусе поближе к корневой шейке стволика, а стальной провод втыкается в радиусе 2/3 от центра горшка, но можно и у самой периферии. В стволике потребуется сверлить сквозное отверстии малого диаметра в пределах 1 мм, и продергивать в него тонкую очищенную от лаковой изоляции медную проволоку, до полного заполнения диаметра. Остатки меди можно не удалять, отверстие в скором времени закроется клейстерными выделениями, и доступ окислителя прекратится.
зультат получается наибольший, если отверстие сверлиться в продольной оси стволика, например в торце обрезанного сверху штамба, в этом случае площадь залегания меди глубже, и клейстерные выделения ограничиваются одним верхним отверстием. Растение с прививкой металла с электрохимической разностью потенциалов, прекрасно переносить пересушенный воздух квартиры, настолько же не чувствительно и к пересыханию грунта, а при нормальном поливе и прочих равных условиях содержания обеспечивает более активный рост, так как ионная подкачка — через корневую систему, имитируют особо благоприятные условия содержания, возможные только в специальном помещении с микроклиматом и уровнем освещёния. Дальше было еще подробное обьяснение, как это сделать. Сделала на проблемном Мейере, прошло лето. Могу сказать, что особых изменений в сравнении с двумя Мейерами, где не было такой системы, я не заметила. Фото сделано под ДНАЗом.  PB02325-8.JPG   64,18К   70 Количество загрузок:  PB02325-9.JPG   91,95К   69 Количество загрузок:

Источник: forum.homecitrus.ru

В далёком 1911 году в Киеве вышла книга Густава Магнусовича Рамнека «Влияние электричества на почву»[1]. В ней приводились результаты первых экспериментов по стимулированию роста растений с помощью электричества.

Если через грядку пропускать слабый электрический ток, оказывается, что это хорошо для растений. Установлено это давно и многими экспериментами в разных странах, при разных почвах и климатических условиях.

Воздействие электричества идёт по многим направлениям. Ионизация почвы ускоряет идущие в ней химические и биохимические реакции. Активизируются микроорганизмы, увеличивается перемещение влаги, разлагаются вещества, которые плохо усваиваются растениями.

На расстояниях в микроны и нанометры идёт электрофорез и электролиз, в результате химические вещества в почве переходят в легкоусвояемые формы. Быстрее превращаются в гумины и гуматы семена сорняков и все растительные остатки. Какой из этих процессов основной, а какие вспомогательные – предстоит объяснить будущим исследователям.

А вот что хорошо известно – что для успеха применения электричества почва должна быть влажной. Чем больше влаги, тем лучше её электрическая проводимость. Иногда даже, чтобы это подчеркнуть, говорят «почвенный раствор», то есть настолько влажная почва, что её можно считать растворённой в воде.

Электрическое стимулирование проводится статическим электричеством, постоянным и переменным током разной частоты (вплоть до радиочастот), который пропускается через почву, а также через растения, семена, удобрения и воду для полива.

Делается это с сопровождением искусственного освещения, постоянного и мигающего, с добавлением специально разработанных удобрений.

Сначала о результатах

Электростимуляция зерновых в полевых условиях поднимала урожай на 45–55%, по другим экспериментам прибавка урожая составляет до 7 ц/га. Максимальное число опытов было проведено на овощах.

Так, если создать у корней томатов постоянное электростатическое поле, прибавка урожая составит 52% за счёт увеличения размеров плодов и их количества на одном растении.

Особенно благотворно воздействует электричество на морковь, урожайность вырастает на 125%, и на малину, урожай которой почти удваивается. Под плёночным укрытием, под непрерывным воздействием постоянного тока рост однолетних сеянцев сосны и лиственницы увеличивается на 40–42%.

Под действием электричества содержание сахара в сахарной свекле увеличивается на 15%, правда, при обильном увлажнении и хорошем удобрении. Это – намёк на то, что электричество корректирует биохимические реакции.

Особая и связанная с этим проблема – воздействие электричества на микробиологию почвы. Установлено, например, что постоянный слабый электрический ток увеличивает численность живущих в почве или компосте азотфиксирующих бактерий на 150%. В частности, такое увеличение численности клубеньковых бактерий на корневой системе гороха даёт рост урожая на 34% по сравнению с контрольной группой.

В других аналогичных экспериментах горох даёт прирост урожая на 75%. Увеличивается не только выработка азота, но и углекислого газа. Но превышение допустимого объёма электроэнергии приводит к замедлению процессов прорастания и роста[2].

В конце XIX века финский исследователь Селим Лаемстром экспериментировал с электростимулированием картофеля, моркови и сельдерея. В течение 8 недель урожайность увеличивалась в среднем до 40%, а по максимуму – до 70%. Выращиваемая в теплице клубника созревала вдвое быстрее, и её урожай удваивался. Однако капуста, репа и лён росли лучше без электричества.

Особое значение имеет электростимулирование растений на севере. Ещё в 1960-е годы в Канаде проводились эксперименты по электростимуляции ячменя, и наблюдали ускорение его роста на 37%. Картофель, морковь, сельдерей давали урожай на 30–70% выше обычного[3].

Электричество из внешнего источника

Наиболее распространённым и наиболее исследованным методом улучшения жизнедеятельности растений с помощью электричества является применение источника электроэнергии, обычно маломощного.

Известно, что для хорошего самочувствия растений сила электрического тока в почве должна находиться в диапазоне от 0,02 до 0,6 мА/см² для постоянного и от 0,25 до 0,5 мА/см² для переменного тока. Существенно меньше данных относительно оптимальных величин напряжения.

По наблюдениям выдающегося советского селекционера Ивана Владимировича Мичурина (1855–1935), нужно, «чтобы напряжение не превышало бы двух вольт. Более высокого напряжения токи, по моим наблюдениям, скорее приносят вред в этом деле, чем пользу».

По этой причине неизвестно, как электростимуляция связана с мощностью установки, которая обеспечивает эту электростимуляцию. А если так, то непонятно, как растения электричеством стимулировать, по какому критерию.

По большей части используется напряжение в доли вольта. Например, при напряжении (разности потенциалов между электродами) 23–35 мВ через влажную почву идёт постоянный ток плотностью от 4 до 6 мкА/см².

Для чистоты эксперимента иногда исследователи переходят на гидропонику. Так, при использовании вышеуказанного напряжения, в питательном растворе с ростками кукурузы фиксируется ток плотностью 5–7 мкА/см².

Весьма практичный способ увеличения урожая картофеля придумал изобретатель Владимир Яковлев из города Шостка Сумской области. Он ставит выпрямитель с трансформатором, понижающим сетевое напряжение с 220 до 60 вольт, и обрабатывает клубни картофеля, втыкая в каждый клубень с двух сторон электроды[4]. Помидоры изобретатель стимулирует от аккумулятора напряжением 12 вольт после того, как они вырастут до 20–30 см.

Очень много экспериментов шло и идёт с разными вариантами электродов. В приборе, запатентованном французскими исследователями, электроды представляют собой две гребёнки. Ток между двумя гребёнками расходится дугами, этого достаточно для ускорения прорастания семян и роста растений[5]. Почва, разумеется, должна быть влажной.

Вообще, растения, которые стимулируют электрическим током, требуют примерно на 10% больше воды, чем обычно. Причина в том, что ионизированная вода усваивается растениями существенно быстрее.

Сделаем из грядки батарейку

В 1840-х годах испытатель В. Росс из Нью-Йорка увеличивал урожай картофеля таким образом. Он вкапывал медную пластину размером 15х50 см² в почву, а на расстоянии 6 метров от неё вкапывал такого же размера пластину из цинка. Пластины были соединены проводом над землёй. Таким образом, получалась гальваническая ячейка. Те, кто повторял его опыты, утверждали, что урожай картофеля увеличивался на четверть.

Электрический ток, проходящий через почву, изменяет её физико-химические свойства. Увеличивается одновременно и растворяемость микроэлементов, и испарение влаги. Повышается содержание усвояемого растениями азота, фосфора и ряда других элементов. Изменяется кислотность почвы, понижается её щёлочность.

С этим, видимо, связаны и другие явления, которые учёные пока фиксируют, но не способны объяснить. Так, на 95% сокращается поражение мучнистой росой капусты, резко возрастает содержание сахара в сахарной свекле, в два-три раза увеличивается число коробочек на хлопчатнике, а доля женских растений конопли на следующий год увеличивается на 20–25%.

Мало того, что урожай томатов увеличивается на 10–30%, но изменяется химический состав каждого помидора, улучшается его вкус. Усвоение азота зерновыми увеличивается вдвое[6]. Все эти процессы ждут новых исследователей.

Относительно недавно в Тимирязевской сельскохозяйственной академии был разработан метод электростимуляции без внешнего источника энергии.

На поле выделяются полосы: в одни вносят отрицательно заряженные минеральные удобрения (потенциальные анионы), в другие – удобрения положительно заряженные (потенциальные катионы). Разность электрических потенциалов между полосами стимулирует рост и развитие растений, повышает их продуктивность.

Особо эффективны такие полосы в теплицах, хотя применять метод можно и на больших полях. Для применения этого метода необходимы новые минеральные удобрения.

Натрий, кальций присутствуют в основном в виде соединений. Магний входит в состав минерального удобрения карналлит. Магний нужен растениям для фотосинтеза.

В другом методе, разработанном в том же коллективе, предлагается на каждый квадратный метр посадок или посевов вносить пластинки из медных сплавов (150–200 г) и 400 грамм пластинок из сплавов цинка, алюминия, магния и железа, а также гранулы с соединениями натрия и кальция. Пластинки толщиной 3 мм, шириной 2 см и длиной 40–50 см вкапываются в землю на 10–30 см ниже пахотного слоя.

Фактически такой же метод предложил один изобретатель из Подмосковья. В почву на небольшую глубину, но ниже уровня вскапывания или вспашки, помещают мелкие пластинки различных металлов[7].

Медь, серебро, золото, платина и их сплавы зарядятся положительно, а магний, цинк, алюминий, железо и другие зарядятся отрицательно. Токи, возникающие между металлами этих двух групп, будут создавать эффект электростимуляции растений, причём сила тока будет находиться внутри оптимального диапазона.

Пластинки одного типа чередуются с пластинками другого типа. Если пластинки не затрагиваются рабочими органами сельхозтехники, то они служат долгое время. Более того, допускается использование любых металлов с медным покрытием для одних электродов и цинковым для других.

Ещё один вариант – внесение металлов и сплавов в почву порошком. Такой металл перемешивается с почвой при каждой её обработке. Главное, чтобы при этом порошки разных типов не разделялись. А этого обычно и не происходит.

Геомагнитное поле нам в помощь

Магнитное поле Земли кажется таким, будто внутри земного шара расположен линейный магнит длиной около 2000 км, ось которого наклонена под углом 11,5° к оси вращения Земли. Один конец магнита назван северным магнитным полюсом (координаты 79°с.ш. и 71°з.д.), другой – южным (75°ю.ш. и 120°в.д.).

Известно, что в проводнике длиной в один километр, сориентированном в направлении восток-запад, разность потенциалов на концах провода составит десятки вольт. Конкретная величина зависит от географической широты, на которой расположен проводник. В замкнутом контуре из двух проводников длиной 100 км и минимальным внутренним сопротивлением и экранированием одного из проводников, генерируемая мощность может составить десятки мегаватт[8].

Для электрического стимулирования растений таких мощностей не нужно. Требуется лишь сориентировать грядки по направлению восток-запад и уложить в меже на небольшой глубине вдоль грядки стальной провод. При длине грядки в пару десятков метров на электродах появляется разность потенциалов в те же 25–35 мВ. Стальной провод лучше укладывать по линии, которая перпендикулярна не магнитной стрелке, а направлению на Полярную звезду.

Исследованием применения геомагнетизма для больших урожаев давно, ещё с советских времён, занимаются в Кировоградском техническом университете (С.И. Шмат, И.П. Иванько). Один из способов недавно запатентован [9].

Антенны и конденсаторы. Ионизация почвы и воздуха

Наряду с электрическими токами в стимулировании растений активно и очень давно применяется статическое электричество. Первые известия о таких опытах пришли к нам из шотландского Эдинбурга, где в 1746 году доктор Маимбрэй прикладывал электроды электростатической машины к комнатным миртовым деревьям, и это ускоряло их рост и цветение.

Давнюю историю имеют также попытки для стимулирования роста сельскохозяйственных культур собрать атмосферное электричество. Ещё в 1776 году французский академик П. Берталон заметил, что растения рядом с громоотводами растут лучше других.

А в 1793 году в Италии и в 1848 году во Франции были проведены эксперименты «от обратного». Посевы и фруктовые деревья покрывали лёгкой металлической сеткой. Растения, не покрытые сеткой, росли на 50–60% лучше, чем экранированные.

Прошло ещё полвека и опыт довели до совершенства. Немецкие исследователи С. Леместр и О. Принсгейм додумались создавать под сеткой искусственное электростатическое поле мощнее естественного. И рост растений ускорился.

Во Франции в 1925 году один из предприимчивых людей расставил на своём лугу деревянные мачты высотой 7,5 метров, на вершинах которых были закреплены антенны из медных и цинковых полос. От антенн в почву шли провода. Утверждалось, что такая установка уничтожала паразитов почвы и повышала её плодородие, а клевер на лугу был похож на кустарник[10].

Выдающийся изобретатель Александр Леонидович Чижевский — великий русский биофизик, космист, основоположник гелиобиологии и изобретатель, в 1932 году в селе под Москвой проводил исследования влияния электрического поля на семена овощей с помощью хорошо известной сейчас «люстры Чижевского», выполнявшей роль верхнего (отрицательного) электрода. Нижний (плюсовой) электрод помещали под столом, на котором были рассыпаны семена. Было установлено, что при нахождении семян огурцов в электростатическом поле от 5 до 20 минут их всхожесть возрастает на 14–16%. От семян А. Чижевский перешёл к экспериментам с растениями в теплицах с той же отрицательно заряженной «люстрой». Урожай огурцов удвоился.

В 1964 году Министерство сельского хозяйства США провело эксперименты, в которых отрицательный электрод помещался ближе к верхушке дерева, а положительный прикреплялся под кору ближе к корню. Спустя месяц стимулирования током при напряжении 60 вольт плотность листьев становилась заметно выше. А на следующий год масса листьев на «электризованных» ветвях была втрое больше, чем на соседних[11].

Этот же метод избавляет деревья от многих болезней, в частности, от заболеваний коры. Для этого больному дереву вставляют под кору два электрода на границах поражённого участка коры и подключают их к батарейке с напряжением 9–12 вольт.

Если дерево реагирует так на электричество, то возникает подозрение, что и без внешнего источника в нём идут электрические процессы. И много людей по всему миру пытаются найти этим процессам практическое применение.

Так, сотрудники московского ВНИИ электрификации сельского хозяйства измеряли электрический потенциал деревьев в лесах Московской и Калужской областей. Исследовали берёзу, липу, дуб, лиственницу, сосну, ель.[12] Установлено чётко, что пара металлических электродов при размещении их на верхушке дерева и у корней образует гальванический элемент. Эффективность генерации зависит от интенсивности солнечного излучения. Лиственные деревья вырабатывают больше энергии, чем хвойные.

Максимальное значение (0,7 вольта) даёт берёза возрастом старше 10 лет. Этого вполне достаточно, чтобы стимулировать растения на огороде рядом с ней. И как знать, может со временем будут найдены деревья, дающие более значительную разность потенциалов. А рядом с каждой грядкой будут выращивать дерево, стимулирующее своим электричеством рост на ней помидоров и огурцов.

Источник: www.krainaz.org

Алексей Понятов,
кандидат физико-математических наук
«Наука и жизнь» №8, 2020

Электрокультуре — использованию электричества для выращивания растений — уже более 250 лет. Тернист и извилист оказался жизненный путь этого своеобразного направления в агрономии. То оно становилось предметом активного интереса и представлялось чуть ли не чудодейственным средством повышения урожайности земледелия, то его раскритиковывали и отодвигали в тень на длительный срок. И в настоящее время одни исследователи публикуют книги и статьи, защищают диссертации на эту тему, другие называют это направление агрономии маргинальным и даже псевдонаучным. Попробуем немного разобраться в этом непростом вопросе.

Рождение электрокультуры

Началось всё в середине XVIII века, когда естествоиспытатели пришли к мысли, что электричество может влиять на рост растений. Идея эта возникла из наблюдений поведения растений после гроз. Создавалось впечатление, что они становились зеленее и начинали бурно расти. Заметим, что подобные выводы нашли отражение и в народных приметах: «Грозы предвещают плодородие», «Чем больше молний, тем щедрее земля», «Чем сильнее первый удар грома по весне, тем лучше будет урожай». Крестьяне, жизнь которых сильно зависела от урожая, были очень наблюдательны.

Первым проверил идею на практике английский естествоиспытатель и астроном Стивен Чарльз Демейнбрей (1710–1782). В 1746 году он поразил Лондонское королевское общество новыми веточками, выросшими на мирте под действием электричества в октябре, чего ранее никогда не наблюдалось.

А на следующий год обнародовал результаты своих достаточно обстоятельных для того времени исследований французский физик Жан-Антуан Нолле (1700–1770). Он сообщил, что обработанные электричеством семена прорастали быстрее, а растения, полученные из них, были выше своих необработанных собратьев. В то же время он указал на возможное уменьшение массы плодов на растениях, находившихся под действием электричества.

Английский «Общий журнал искусств и наук» за 1755 год уже отмечал, что электричество «очень хорошо известно для развития растений», и предлагал проект искусственного сада с постоянной электрификацией растений и деревьев. В качестве накопителей электричества автор предполагал использовать два стеклянных шара.

Но наибольший вклад в популяризацию нового метода выращивания растений внёс аббат Пьер Бертолон (1741–1800), в то время известный исследователь электричества, один из авторов томов по физике в знаменитой энциклопедии Encyclopédie méthodique, продолжившей «Энциклопедию наук, искусств и ремёсел» Даламбера и Дидро. В 1783 году он издал трактат «Электричество растений», переведённый на несколько иностранных языков. Для обработки растений Бертолон изобрёл два устройства: установку «электрического дождя», предназначенную для полива наэлектризованной водой, и электровегетометр — по сути, установленную на столбе антенну, к которой по закопанным в землю проводам подавалось высокое напряжение. Бертолон также отмечал как положительное, так и отрицательное влияние электричества на растения. Кстати, именно у него позаимствовал термин «животное электричество» для своей теории Луиджи Гальвани.

Судя по всему, Бертолон и придумал термин «электрокультура» для нового метода выращивания растений. Такое необычное название связано с латинским значением слова «культура» — «возделывание». Даже в наши дни сочетание «культура растений» используется в смысле возделывания растений, хотя более распространено слово «культивирование». Так что «электрокультура» — это просто возделывание растений с помощью электричества.

Подобными исследованиями интересовался и целый ряд других выдающихся учёных того времени, некоторые из них упомянуты в заметке 1890 года. В частности, немецкий натуралист, основоположник современной географии и исследователь «животного электричества» Александр фон Гумбольдт (1769–1859), один из крупнейших ботаников всех времён, работавший во Франции и Швейцарии Огюстен Декандоль (1778–1841), которого его русский коллега А. Н. Бекетов назвал «ботаническим Кеплером», и, наконец, дед первооткрывателя радиоактивности Антуана Анри Беккереля, французский физик Антуан Сезар Беккерель (1788–1878) — пионер изучения не только электрических, но и люминесцентных явлений, удостоенный чести быть среди 72 самых выдающихся учёных и инженеров Франции, чьи имена были начертаны на Эйфелевой башне при её возведении.

Электрокультурный бум XIX века

Однако поначалу эти исследования не нашли практического применения. Причина кроется как в недостаточности знаний, так и в отсутствии необходимого оборудования в свободном доступе. Ситуация изменилась во второй половине XIX века, когда электричество начало становиться обыденностью и окончательно оформилась новая наука электрофизиология, изучающая электрические явления в живых организмах. Начало ей в 1791 году положил Луиджи Гальвани знаменитыми опытами с лягушками, а превратил в самостоятельную науку своими классическими исследованиями 1840-х годов немецкий физиолог Эмиль Дюбуа-Реймон (1818–1896), который показал связь между электрическим током и нервным импульсом. Его по праву считают отцом электрофизиологии. В России эти исследования будут широко известными благодаря книге Ивана Михайловича Сеченова (1829–1905) «О животном электричестве», изданной в Санкт-Петербурге в 1862 году. Он за неё даже получил Демидовскую премию. А через 20 лет сам стал всемирно известен работами по электрофизиологии мозга.

В 40-е годы XIX века возобновились и эксперименты по электрокультуре, хотя электрические явления в растениях будут обнаружены несколько позже. Исследователи полагали, что раз они есть у животных, то должны быть и у растений. А в 1850 году Антуан Беккерель напечатал работу, в которой сообщил, что обнаружил в растениях электрические токи, втыкая платиновые проволочки одну в кору дерева, а другую в древесину. Аналогичные процессы он нашёл и в листьях. Это открытие привело его к неверному выводу, что растения — один из главных источников атмосферного электричества.

В 1860-е годы ботаник Николай Фёдорович Леваковский (1833–1898) наблюдал электрические токи в различных органах мимозы и других растений. В 1873 году впервые английский физиолог Джон Бурдон-Сандерсон (1828–1905) обнаружил и измерил так называемый растительный потенциал действия в листьях венериной мухоловки. Любопытно, что эксперименты были «спровоцированы» Чарльзом Дарвином, который считал это хищное растение «наиболее похожим на животное» и показал аналогию его поведения с нервным рефлексом животных.

Большая роль электрических явлений в жизни живых организмов легко приводит к выводу о том, что внешнее электрическое поле должно влиять на их развитие. Поэтому, начиная с 1880-х годов, наблюдается резкий всплеск интереса к электрокультуре во всём мире. Ею занимаются как профессиональные учёные, так и любители. Крупнейший российский специалист по физиологии растений Климент Аркадьевич Тимирязев (1843–1920) важнейшими факторами, влияющими на жизнедеятельность растений, называет свет, теплоту и электричество. К сожалению, сам он экспериментировал лишь с искусственными почвами и электрическим освещением, заложив основы их использования. А то его авторитетное мнение об электрокультуре было бы очень интересным.

О степени популярности электрокультуры в то время говорит и тот факт, что в своих книгах о ней упоминают два крупнейших фантаста XIX века. В вышедшем в 1890 году футуристическом романе «Двадцатый век. Электрическая жизнь» Альбер Робида (1848–1926) предсказывал, что для стимулирования роста всходов поля будут подвергаться электрообработке. А у Жюля Верна в романе «Плавучий остров» (1895) «под действием постоянных токов разнообразные овощи созревают необычайно быстро и достигают неправдоподобной величины».

Вообще, читая русские газеты и сельскохозяйственные (и не только, как видно из заметки в «Науке и жизни») журналы конца XIX века, можно подумать, что эксперименты с электричеством на грядках или в парниках — любимое занятие агрономов и огородников того времени. Ведь всё кажется очень несложным: надо просто воткнуть электроды в землю или развесить провода над грядками и можно ждать весомой прибавки к урожаю. Иные сообщения, вроде повышения урожайности на 200%, были откровенно фантастическими и попахивали шарлатанством. Так, некто Герасимов сообщал в 1890 году в журнале «Сад и огород», что вырастил с помощью электричества корнеплоды редиса диаметром более двух вершков (9 см), имеющие нежную оболочку и приятный вкус.

Но сейчас мы не будем рассматривать сомнительные сообщения, а остановимся только на некоторых работах исследователей той поры, которые заслуживают доверия, тем более что все последующие опыты вплоть до нашего времени, по сути, были их продолжением. В самой заметке в «Науке и жизни» 1890 года речь идёт об экспериментах русского миколога и фитопатолога (специалиста по грибам и болезням растений) Николая Николаевича Спешнева (1844–1907), которые он проводил в Киевском университете, где преподавал, и в своём имении под Псковом. Опыты Спешнева наделали много шуму, и их повторяли повсеместно, в том числе и за границей. Этому, видимо, способствовала его переписка со многими учёными Германии, Франции, Англии, Италии, Испании, Америки и Австралии. А специалистом он был авторитетным, позднее в его честь даже были названы некоторые виды изученных им грибов. Отметим, что немалое место описанию этих его опытов отведено в статье «Электричество в сельском хозяйстве», вышедшей в 1892 году в американском журнале Scientific American Supplement.

Также в России и за рубежом широко стали известны опыты 1885–1897 годов врача и естествоиспытателя, профессора Якова Оттоновича Наркевича-Иодко (1848–1905). В своём имении Наднеман в Минской губернии он установил разработанную им систему «градоотводов», предназначенную для уменьшения числа гроз и соответственно пожаров и градобитий. О ней положительно отзывался такой выдающийся специалист по электротехнике, как Д. А. Лачинов (1842–1902). Помимо прямого назначения система градоотводов служила Наркевичу-Иодко источником электрического тока для исследования его влияния на растения, а также зарядки аккумуляторов. Последние затем использовались для различных экспериментов, получивших широкое научное признание, в том числе для лечения индукционным током парализованных и нервных больных (этот оригинальный метод электротерапии получил название «система Иодко»). В 1891 году он изобрёл электрографию — фотографирование излучения коронного разряда около живого организма, которую использовал для диагностики физиологического состояния. Это сначала подзабытое, а затем переоткрытое через 50 лет явление сейчас известно как «эффект Кирлиан».

Но вернёмся к теме этой статьи. Журнал «Сельский хозяин» сообщал, что Наркевич-Иодко на полях своего имения Наднеман создал опытные участки электрокультивирования. Используемый для этого градоотвод, по сути, был обычным «громоотводом» — металлическим штырём, установленным на высокой жерди. Он был соединён изолированными металлическими проводами с несколькими цинковыми пластинами площадью 100 см², зарытыми горизонтально на глубине около 80 см. Разместив от 10 до 12 таких устройств на одном гектаре, Наркевич-Иодко получил, по его словам, замечательные результаты по скорости прорастания, развитию и плодоношению зёрен и растений, подвергшихся воздействию «земных» токов. Если в 1891 году под опыты было занято 10 га, то в последующие годы их площадь увеличилась в 20 раз. Таких масштабов опытных работ по электрокультуре ещё нигде не было. Он исследовал посевы ржи, овса, ячменя, кукурузы, гороха, боба, хмеля и плодово-ягодных растений. Опыты проводились также в парниках.

В 1892 году изобретатель электросварки, инженер Николай Николаевич Бенардос (1842–1905) предложил обрабатывать почву путём пропускания через неё электрического тока большого напряжения в течение короткого промежутка времени. Для этого он изобрёл специальный металлический плуг «Электроудобритель». В последующем он разработал электротрактора, передвижные электродождевальные установки и даже электролопаты, в которых предполагалось применять аккумуляторные батареи.

Оригинальный метод электрокультуры на рубеже XIX и XX веков разработал полковник-инженер русской армии Евгений Вячеславович Пилсудский. К нему он, видимо, пришёл, работая над беспроволочным телеграфом с использованием электропроводимости земли. Он на противоположных концах поля зарывал в землю цинковые и железные листы так, чтобы в каждой соседней паре токи шли навстречу. Напряжение образующихся гальванических токов составляло 0,05–0,25 вольт (кстати, подобный метод часто используют и в наши дни). В опытах Пилсудского, например, повышалась урожайность и сахаристость свёклы. Метод тестировали в Полтавской губернии, в Париже и в Петербургском ботаническом саду. Результаты были удостоверены специалистами, официальными лицами и даже русским консулом в Париже. Доклад Пилсудского о проделанной работе был в центре внимания на прошедшем в 1912 году в Реймсе (Франция) Первом международном конгрессе по электрокультуре. Пилсудский рекомендовал использовать электричество при возделывании свёклы, винограда, фруктовых деревьев, хлопка и чая.

Известный селекционер Иван Владимирович Мичурин (1855–1935) пропускал ток через почву, в которой выращивал сеянцы. Он считал, что это ускоряло их рост и улучшало качество. Были сделаны и попытки понять, какие процессы происходят в почве при пропускании тока. Этому была посвящена первая статья (1898) известного агрохимика и почвоведа Сергея Павловича Кравкова (1873–1938). А в 1911 году в Киеве вышла книга агронома Густава Магнусовича Рамнека «Влияние электричества на почву».

Из иностранных исследователей стоит упомянуть финского геофизика Селима Лемстрёма (1838–1904), наиболее известного исследованиями северного сияния. В ходе многочисленных поездок в полярные районы он всегда удивлялся быстрому росту растительности в течение короткого арктического лета и пришёл к выводу, что это связано с электрическим полем, существующим на высоких широтах. В своих опытах 1885–1904 годов он попытался его имитировать, расположив над землёй металлическую сетку или антенны, на которые подавал высокое напряжение до 70 000 вольт. Такой метод получил название «разряд над головой». Лемстрём сообщал, что урожай малины при этом возрастал на 95%, а моркови аж на 125%. Он активно популяризировал свои исследования и даже выпустил книгу «Электричество в сельском хозяйстве и садоводстве» на английском языке, так что его методы нашли много последователей. Среди них выделим Вернона Блэкмана из имперского колледжа в Лондоне, который провёл в 1920-х годах серьёзные исследования на Ротамстедской опытной станции. Кстати, министерство сельского хозяйства и рыболовства Великобритании было настолько увлечено ими, что даже создало в 1918 году специальный комитет по электрокультуре.

Однако не всё было так однозначно. Многие опыты не подтверждали значимого полезного влияния электричества на выращиваемые растения. Более того, в ряде случаев наблюдалось, наоборот, вредное воздействие. Поэтому на страницах газет и журналов всё чаще появлялись публикации против электрокультуры. Так, её критиком был основоположник петербургской школы физиологии растений и автор первого отечественного учебника по этой дисциплине (1887), академик Андрей Сергеевич Фаминцын (1835–1918). То, что методы электрокультуры не всегда срабатывали, признавали и Пилсудский, и Лемстрём, и Блэкман. В масштабном исследовании в США восемь лет подряд воздействовали электричеством на разные сельскохозяйственные культуры и чётко выраженного увеличения урожайности не наблюдали ни разу. Так что потихоньку бум затих, электрокультура так и не стала распространённым методом в агрономии, а в 1936 году прекратил своё существование упомянутый выше комитет.

Что принёс XX век?

В СССР в подмосковном селе Кузьминки, где находился филиал по растениеводству Центральной научно-исследовательской лаборатории ионификации (ЦНИЛИ), с 1932 года под руководством основоположника гелиобиологии Александра Леонидовича Чижевского (1897–1964) проводились исследования влияния электрического поля на семена овощей. В качестве верхнего (отрицательного) электрода в них использовалась хорошо известная сейчас «люстра Чижевского». Нижний (плюсовой) электрод размещали под столом, на котором были рассыпаны семена. Чижевский установил, что при нахождении семян огурцов в электростатическом поле от 5 до 20 минут их всхожесть возрастает на 14–16%. С этих пор и по сей день из всех методов электрокультуры в нашей стране преобладает предпосевная обработка семян.

От семян А. Л. Чижевский перешёл к экспериментам с растениями в теплицах, но война остановила работы. Лишь через 20 лет их с успехом продолжили в Челябинском институте механизации и электрификации сельского хозяйства (ЧИМЭСХ), где разработали целую серию машин для электрообработки семян. Достаточно успешные опыты были проведены и в Московской сельскохозяйственной академии имени К. А. Тимирязева, в частности, в лаборатории члена-корреспондента РАН Николая Николаевича Третьякова (1930–2017).

Также в Тимирязевской сельскохозяйственной академии в своё время был разработан метод электростимуляции почвы без внешнего источника энергии. Для этого на поле в землю закладывают поочерёдно полосы минеральных удобрений, дающих отрицательно и положительно заряженные ионы. Разность электрических потенциалов между полосами стимулирует рост и развитие растений, повышает их продуктивность. Особо эффективен этот метод в теплицах. Правда, для его применения желательно создать новые минеральные удобрения.

В другом методе, разработанном там же, предлагалось на каждом квадратном метре посадок или посевов закапывать 150–200-граммовые пластинки из медных сплавов и 400-граммовые пластинки из сплавов цинка, алюминия, магния и железа, а также гранулы с соединениями натрия и кальция. Пластинки длиной 40–50 см, толщиной 3 мм и шириной 2 см следовало размещать на 10–30 см ниже пахотного слоя.

Электрокультура нашла применение не только на Земле. В 1970-е годы с помощью воздействия электричества пытались помочь растениям преодолеть неблагоприятные воздействие невесомости во время длительных орбитальных полётов. На космической станции «Салют-6» (1976–1982) «летала» установка «Электропотенциал» для создания электрического поля, близкого к естественному на поверхности Земли. А для станции «Салют-7» (1982–1991) была создана бортовая оранжерея «Оазис-1», в которой проводились эксперименты по электростимулированию корневой зоны гороха и пшеницы. Для этого на дне сосудов и на поверхности субстрата были расположены электроды в виде перфорированных полос из углеродной ткани. После появления всходов напряжение подавали также и на верхушки растений. Результаты были получены обнадёживающие, но продолжения эксперименты не имели.

В современном мире наиболее широко электрокультуру применяет Китай. В конце 2018 года Китайская академия наук и сельского хозяйства представила результаты тридцатилетних исследований, проведённых на площади примерно 3600 гектаров теплиц, разбросанных по всей стране. В них на высоте около трёх метров над грядками были размещены медные электроды, находящиеся под напряжением 50 000 вольт. Они заряжены положительно, в то время как электроды, подключённые к земле, заряжены отрицательно. Из отчёта следует, что это увеличивает урожайность на 20–30% при энергопотреблении 15 кВт/ч в день. Китай планирует в будущем развитие подобных электрифицированных ферм, которые, впрочем, вряд ли станут основой сельскохозяйственного производства.

В настоящее время в России по-прежнему проводятся исследования по предпосевной электрообработке семян и конструируется оборудование для этого. Подобную обработку применяют хозяйства Челябинской, Новосибирской, Курганской областей, Башкирии, Чувашии, Краснодарского края. Но массового практического применения электрокультура так и не нашла, хотя исследователи приводят оптимистические результаты и даже утверждают, что обработанные растения меньше подвержены болезням. Однако получаемый эффект подобной обработки нестабилен и не слишком велик по сравнению с применением современных удобрений и других технологий современной агрономии. Системы, создающие электрические поля и токи, помимо затрат на их установку и обслуживание, затрудняют обработку земли и сбор урожая. Кроме того, высоковольтные устройства элементарно опасны для работников и требуют обеспечения мер безопасности. Всё это делает пока электрокультуру недостаточно рентабельной. Посмотрим, что будет дальше.

Почему же электрическое поле влияет на растения?

Сразу скажем, что, несмотря на достаточно хорошее развитие электрофизиологии растений, полного понимания механизмов влияния внешнего электрического поля на растения так и не достигнуто, хотя определённые обоснованные гипотезы существуют.

Уже давно установлено, что растения нуждаются во внешнем электрическом поле. Это и не удивительно, ведь у поверхности земли всегда присутствует электрическое поле, которое в обычных условиях имеет напряжённость в среднем около 130 В/м. Однако во время осадков и особенно гроз величина поля может достигать 16 000 В/м. Соответственно, растения, возникшие и эволюционировавшие в постоянном присутствии электрического поля, адаптированы к нему и «считают» его нормальным условием своего существования. Ещё в 1848 году французский учёный А. Грандо провёл опыты экранировки растений от этого электрического поля металлической сеткой (её называют «клеткой Фарадея»). Он исследовал два одинаковых растения в одинаковых условиях, но одно было накрыто сеткой, а другое нет. Выяснилось, что растение, изолированное от электрического поля, развивается хуже. Впоследствии подобные опыты ставились неоднократно, как пошутил Чижевский, «в изобилии, граничащем с эпидемическим увлечением».

Кстати, это может объяснить отрицательный результат ряда применений электрического поля. Ведь Земля заряжена отрицательно, поэтому в опытах по электрокультуре отрицательный электрод также должен находиться на земле, чтобы создавать «привычное» растениям поле. Иначе оно, наоборот, вредит растениям.

По современным представлениям, на клеточном уровне влияние электрического поля может быть связано с тем, что оно обеспечивает проникновение кальция внутрь клетки. Содержимое клетки имеет низкое электрическое сопротивление по сравнению с её оболочкой — мембраной, поэтому большая часть напряжения по законам электротехники окажется приложенной к клеточным мембранам — оболочкам клеток. При нужном направлении поля это напряжение может увеличивать проницаемость мембран для ионов кальция. А даже очень небольшое её увеличение будет иметь большое влияние на внутриклеточную концентрацию кальция. Возможно, это увеличивает скорость метаболизма, потому что ионы кальция часто составляют неотъемлемую часть ферментных каскадов, которые контролируют многие внутриклеточные сигнальные процессы. Эти каскады являются усилителями на основе ферментов, где одна молекула фермента активирует большое количество молекул другого фермента, который, в свою очередь, активирует третий фермент и т. д.

Любопытно, что несимметричное проникновение кальция в клетки из-за определённого направления электрического поля (токов) может влиять на направление роста клеток и растений в целом. Это называют полярным ростом. Связь между искусственно приложенными электрическими токами и полярным ростом впервые была обнаружена Лундом (E. J. Lund) в 1923 году для клеток водорослей фукус. Обычно направление их роста определяется падающим светом, но Лунд сумел обнаружить влияние слабого электрического тока, прикладывая его к водоросли в темноте.

Растения, похоже, используют сильные электростатические поля, связанные с дождями и грозами, в качестве сигнала для перестройки, чтобы наилучшим образом утилизировать дождь. Ведь им надо отреагировать достаточно быстро, прежде чем вода уйдёт. Первое свидетельство этого дал Лемстрём, который заметил, что сухая погода часто препятствует успешному применению электрокультуры. Связано это, видимо, с тем, что ожидаемый после электрического воздействия дождь не наступал и ресурсы растений тратились впустую.

Следующая подсказка пришла от Блэкмана, который обнаружил, что воздействие на проростки зерновых электрическим полем в течение одного часа стимулирует их рост, причём скорость роста продолжала увеличиваться в течение, по крайней мере, четырёх часов после выключения тока. Это говорит о том, что в растении активируется некий механизм, способствующий росту, который затем остаётся активным лишь некоторое время. Это явление может объяснить распространённое представление о том, что растительность часто выглядит необычно зелёной после грозы.

Невыполнение условия, чтобы в течение определённого времени после электрического воздействия осуществлялся полив (или шёл дождь), может также объяснить многие отрицательные результаты применения электрокультуры. Забавно с этой точки зрения выглядит, например, эксперимент 1926 года, сделанный американцем Л. Бриггсом и его коллегами, которые, чтобы избежать искрения в установке, заранее отключали ток всякий раз, когда ожидался дождь!

Чижевский и целый ряд других исследователей полагают, что электрическое поле влияет на поглощение листвой растений положительных аэроионов (ионов атмосферных газов), которые как раз и притягиваются к земле её отрицательным зарядом. Так, необходимый для фотосинтеза углекислый газ растения поглощают через свои устьица именно в виде положительного иона. Помогает им в этом отрицательный заряд листьев и верхушек стебля, сообщённый землёй. А на другой «полюс» растений, их корневую систему, наоборот, благотворно влияют отрицательные ионы. Источниками аэроионов в нижних слоях атмосферы служат в основном космические лучи, грозовые разряды и радиоактивное излучение. В 1 см³ воздуха у поверхности земли обычно насчитывается до 750 положительных и 650 отрицательных аэроионов.

Исследователи Института физиологии растений им. К. А. Тимирязева АН СССР провели эксперимент, в котором около растения держали отрицательный электрод и постепенно увеличивали напряжение от 500 до 2500 вольт. При этом интенсивность фотосинтеза возрастала. Если же потенциалы растения и атмосферы были близки или изменялась полярность электрода, то поглощение углекислого газа растением уменьшалась и его рост тормозился, опять-таки пропорционально напряжению.

При протекании токов через почву воздействие электричества может идти по многим направлениям. Ионизация почвы ускоряет идущие в ней химические и биохимические реакции, активизируются некоторые микроорганизмы, увеличивается перемещение влаги, разлагаются вещества, которые плохо усваиваются растениями. Под действием тока идёт электрофорез и электролиз, в результате которых химические вещества в почве переходят в легкоусвояемые формы и поглощаются растениями. Быстрее превращаются в почву растительные остатки. Какие из этих процессов более существенны при электрокультивировании, ещё предстоит выяснить исследователям.

Помимо воздействия на растения электростатическим полем и постоянным током XX век принёс и другие инструменты их обработки: это и лазерное излучение (особенно оно популярно в инфракрасном диапазоне), радиоволны, переменный ток, магнетизм, радиоактивные излучения и даже звук. Воздействовать можно на семена, растения, почву, воду и питательные вещества. Но это всё отдельный разговор.

Источник: elementy.ru

Растения реагируют не только на звуковые волны музыки, но и на электромагнитные волны от земли, Луны, планет, космоса и множества искусственных приборов. Остается лишь точно определить, какие волны полезные, а какие вредные.

Однажды вечером в конце 1720-х годов французский писатель и астроном Жан-Жак Дертус де Меран (Jean-Jacques Dertous de Mairan) в своей парижской студии поливал комнатные мимозы Mimosa pudica. Вдруг он с удивлением обнаружил, что после заката солнца чувствительное растение складывает свои листочки совсем так же, как если бы до них дотронулись рукой. Меран отличался пытливым умом и снискал уважение таких видных современников, как Вольтер. Он не стал делать скоропалительных выводов, что его растения просто «засыпают» с наступлением темноты. Вместо этого, дождавшись восхода солнца, Меран поставил две мимозы в совершенно темную кладовку. В полдень ученый увидел, что листья мимоз в кладовке полностью раскрылись, но после заката они сложились так же быстро, как и у мимозы в его студии. Тогда он сделал вывод, что растения, должно быть, «чувствуют» солнце даже в полной темноте.

Меран интересовался всем — от движения луны по орбите и физических свойств северного сияния до причин свечения фосфора и особенностей числа 9, но феномен с мимозой он объяснить так и не смог. В своем докладе для Французской академии наук он робко предположил, что на его растения, наверное, воздействует какая-то неведомая сила. Меран здесь провел параллели с лежащими в больнице пациентами, которые испытывают чрезвычайный упадок сил в определенное время суток: может, и они чувствуют эту силу?

Два с половиной века спустя д-р Джон Отт (John Ott), директор научно-исследовательского института изучения воздействия окружающей среды и светового излучения на здоровье человека в Сарасоте, штат Флорида, был ошеломлен наблюдениями Мерана. Отт повторил его эксперименты и задался вопросом: может ли эта «неизвестная энергия» проникать через огромную толщу земли — единственный известный барьр, способный блокировать так называемую «космическую радиацию».

В полдень Отт опустил шесть растений мимозы в шахту на глубину 220 метров. Но в отличие от мимоз Мерана, помещенных в темную кладовую, мимозы Отта тут же закрыли листья не дожидаясь заката солнца. Более того, они закрывали листья, даже когда шахта была освещена ярким светом электрических ламп. Отт связал это явление с электромагнетизмом, о котором во времена Мерана мало что было известно. Однако в остальном Отт терялся в догадках так же, как и его французский предшественник, живший в XVII веке.

Современники Мерана знали об электричестве лишь то, что досталось им в наследство от древних эллинов. Древние греки знали необычные свойства янтаря (или как они его называли, электрона) который, если его хорошенько потереть, притягивал к себе перышко или соломинку. Еще до Аристотеля было известно, что магнит, черный оксид железа, также обладает необъяснимой способностью притягивать железные опилки. В одном из регионов Малой Азии, под названием Магнезия, были обнаружены богатые месторождения этого минерала, поэтому его окрестили magnes lithos, или камень магнезиан. Затем в латинском языке это название сократили до magnes, а в английском и других языках до магнита.

Ученый Вильям Гилберт (William Gilbert), живший в XVI веке, первым связал явления электричества и магнетизма. Благодаря своим глубоким знаниям в медицине и философии Гилберт стал личным врачом королевы Елизаветы I. Он утверждал, что планета есть не что иное, как сферический магнит, а поэтому магнитный камень, являющийся частью одушевленной Матушки-Земли, также обладает «душой». Также Гилберт обнаружил, что помимо янтаря существуют и другие материалы, которые, если их потереть, способны притягивать к себе легкие предметы. Он назвал их «электрики», а также ввел в обиход термин «электрическая сила».

Веками люди считали, что причиной, притягивающей способности янтаря и магнита, являются «всепроникающие эфирные флюиды», испускаемые этими материалами. Правда, мало кто мог объяснить, что это такое. Даже 50 лет спустя после экспериментов Мерана, Джозеф Пристли (Joseph Priestley), в основном известный как первооткрыватель кислорода, в своем популярном учебнике об электричестве писал: «Земля и все без исключения известные нам тела содержат определенное количество чрезвычайно эластичной тончайшей жидкости — флюида, которую философы назвали "электриком". Если тело содержит флюидов больше или меньше своей естественной нормы, происходит замечательное явление. Тело становится наэлектризованным и способным влиять на другие тела, что связывают с воздействием электричества».

Прошло еще сто лет, но природа магнетизма так и оставалась тайной. Как говорил профессор Сильванус Томпсон незадолго до начала Первой мировой войны, «загадочные свойства магнетизма, которые веками приводили в восхищение все человечество, так и остались необъясненными. Необходимо на экспериментальной основе изучить это явление, происхождение которого пока так и неизвестно». В работе, опубликованной вскоре после окончания Второй мировой войны чикагским Музеем науки и промышленности, говорилось, что человек до сих пор не знает, почему Земля есть магнит; как материал, обладающий притягивающими свойствами, реагирует на воздействие других магнитов на расстоянии; почему электрические токи имеют вокруг себя магнитное поле; почему мельчайшие атомы материи занимают огромные объемы пустого, заполненного энергией, пространства.

За триста пятьдесят лет, прошедших после выхода в свет известной работы Гилберта «Магнит» (De Magnete), было создано множество теорий, объясняющих природу геомагнетизма, но ни одна из них не является исчерпывающей.

То же относится и к современным физикам, которые попросту заменили теорию «эфирных флюидов» на волновую «электромагнитную радиацию». Ее спектр варьируется от громадных макропульсаций, тянущихся несколько сотен тысяч лет с длиной волн в миллионы километров до сверхкоротких пульсаций энергии с частотой в 10 000 000 000 000 000 000 000 циклов в секунду и с бесконечно малой длиной в одну десятимиллиардную сантиметра. Первый тип пульсации наблюдается при таких явлениях, как смена магнитного поля Земли, а второй — при столкновении атомов, обычно гелия и водорода, движущихся с огромной скоростью. При этом выделяется излучение, которому дали название «космические лучи». Между этими двумя крайностями находится бесконечное множество других волн, включая гамма-лучи, берущие начало в ядре атома; рентгеновские лучи, исходящие от оболочек атомов; ряд видимых глазу лучей, называемых светом; волн, используемых в радио, телевидении, радарах и других областях — от исследований космоса до СВЧ-кулинарии.

Электромагнитные волны отличаются от звуковых тем, что могут проходить не только сквозь материю, но и сквозь ничто. Они движутся с огромной скоростью в 300 миллионов километров в секунду сквозь необъятные просторы космоса, заполненные, как считалось раньше, эфиром, а теперь -почти абсолютным вакуумом. Но еще никто толком не объяснил, как эти волны распространяются. Один выдающийся физик жаловался, что «мы просто не можем объяснить механизм этого проклятого магнетизма».

В 1747 г. немецкий физик из Виттенберга рассказал французскому аббату и учителю физики дофина Жану Антуану Нолле (Jean Antoine Nollet) об интересном явлении: если закачать воду в тончайшую трубку и дать ей свободно течь, то она будет вытекать из трубки медленно, по капле. Но если же трубка наэлектризована, то вода вытечет сразу, непрерывной струей. Повторив опыты немца и поставив ряд собственных, Нолле «начал верить, что свойства электричества, если их правильно использовать, могут оказывать замечательное воздействие на структурированные тела, которые в некотором смысле можно рассматривать как гидравлические машины, созданные самой природой». Нолле поставил несколько растений в металлических горшках рядом с проводником и с волнением заметил, что растения стали быстрее испарять влагу. Затем Нолле провел множество экспериментов, в которых скрупулезно взвешивал не только нарциссы, но и воробьев, голубей и кошек. В результате он обнаружил, что наэлектризованные растения и животные быстрее теряют в весе.

Нолле решил проверить, как феномен электричества влияет на семена. Он посадил несколько десятков горчичных семян в два ящика из жести и наэлектризовывал один из них с 7 до 10 утра и с 3 до 8 вечера семь дней подряд. К концу недели все семена в наэлектризованном контейнере проросли и достигли в среднем высоты в 3,5 см. В ненаэлектризо-ванном контейнере проклюнулись всего три семечка, выросшие лишь до 0,5 см. Хотя Нолле так и не смог объяснить причин наблюдаемого явления, в своем объемистом докладе для Французской академии наук он отметил, что электричество имеет огромное влияние на рост живых существ.

Нолле сделал свое заключение за несколько лет до новой сенсации, прокатившейся по Европе. Бенжамин Франклин смог поймать заряд электричества от удара молнии с помощью воздушного змея, которого он запустил во время грозы. Когда молния стукнула в металлический кончик каркаса воздушного змея, заряд прошел вниз по влажной струне и попал в лейденскую банку — накопитель электричества. Этот прибор был разработан в Университете Лейдена и использовался для хранения электрического заряда в водной среде; разрядка же происходила в виде одиночной электрической искры. До сих пор считалось, что в лейденской банке молено хранить лишь статическое электричество, произведенное генератором статического электричества.

Пока Франклин собирал электричество с облаков, блестящий астроном Пьер Шарль Лемонье (Pierre Charles Lemonni-ег), принятый во Французскую академию наук в возрасте 21 года и позднее сделавший сенсационное открытие о наклонении эклиптики, определил, что в атмосфере Земли идет постоянная электрическая активность даже в солнечную безоблачную погоду. Но как в точности это вездесущее электричество взаимодействует с растениями, так и осталось загадкой.

Следующая попытка применить атмосферное электричество для увеличения плодоношения растений была предпринята в Италии. В 1770 г. профессор Гардини натянул несколько проводов над огородом одного монастыря в Турине. Вскоре многие растения стали чахнуть и умирать. Но как только монахи сняли провода над своим огородом, растения тут же оживились. Гардини предположил, что либо растения перестали получать нужную для роста дозу электричества, либо доза полученного электричества была чрезмерной. Однажды Гардини узнал, что во Франции братья Жозеф-Ми-шель и Жак-Этьенн Монгольфье (Joseph-Michel, Jacques-Et-ienne Montgolfier) соорудили огромный шар, заполненный теплым воздухом, и отправили его в воздушное путешествие над Парижем с двумя пассажирами на борту. Тогда шар пролетел расстояние в 10 км за 25 минут. Гардини предложил применить это новое изобретение в садоводстве. Для этого к шару нужно присоединить длинный провод, по которому электричество с высоты пойдет вниз на землю, к садовым растениям.

Ученые того времени не обратили на события в Италии и Франции никакого внимания: уже тогда они скорее интересовались влиянием электричества на неживые предметы, чем на живые организмы. Ученых также не заинтересовала работа аббата Бертолона (Bertholon) который в 1783 г. написал объемистый трактат «Электричество растений» (De l'Elec-tricite des Vegetaux). Бертолон был профессором экспериментальной физики во французских и испанских университетах и полностью поддерживал идею Нолле о том, что, изменяя вязкость, или гидравлическое сопротивление, жидкостной среды в живом организме, электричество тем самым влияет

на процесс его роста. Он ссылался и на доклад итальянского физика Джузеппе Тоальдо (Guiseppe Toaldo), который описал влияние электричества на растения. Тоальдо обратил внимание, что в посаженном ряде кустов жасмина два из них оказались рядом с громоотводом. Именно эти два куста выросли на 10 метров в высоту, тогда как остальные кусты были всего лишь 1,5 метра.

Бертолон, слывший чуть ли не колдуном, попросил садовника перед поливом растений из наэлектризованной лейки вставать на что-нибудь, непроводящее электричество. Он сообщил, что его салаты выросли до невероятных размеров. Он также изобрел, так называемый, «электровегетометр», чтобы собирать атмосферное электричество с помощью антенны и пропускать его через растущие на полях растения. «Этот инструмент, — писал он, — влияет на процесс роста и развития растений, его можно применять в любых условиях, при любой погоде. В его эффективности и пользе могут сомневаться лишь люди малодушные и трусливые, которые, прикрываясь маской благоразумия, панически боятся всего нового». В заключении аббат прямо заявил, что в будущем лучшие удобрения в виде электричества будут бесплатно доставляться растениям «прямо с небес».

Замечательная идея о том, что электричество взаимодействует со всеми живыми существами и даже пронизывает их насквозь, получило свое развитие в ноябре 1780 г. Жена ученого из Болоньи Луиджи Гальвани случайно заметила, что генератор статического электричества вызывает конвульсивные сокращения в отрезанной лапке лягушки. Когда она рассказала об этом мужу, он был очень удивлен и тут же предположил, что электричество имеет животное происхождение. В канун Рождества он решил, что это именно так, и записал в свой рабочий дневник: «Скорее всего электричество является возбудителем нервно-мышечной активности».

В течение последующих шести лет Гальвани изучал влияние электричества на работу мышц, и однажды случайно открыл, что лягушачьи лапки дергаются с тем же успехом и без применения электричества, когда медная проволока с подвешенными лапками прикасается к железному стержню при дуновении ветра. Для Гальвани стало очевидно, что в этой замкнутой электрической цепи источником электричества могли быть либо металлы, либо лягушки. Считая, что электричество имеет животную природу, он заключил, что наблюдаемое явление связано с животной тканью и такая реакция является следствием циркуляции витального флюида (энергии) тел лягушек. Гальвани окрестил этот флюид «животным электричеством».

Вначале открытие Гальвани поддержал его соотечественник Алессандро Вольта (Alessandro Volta), физик в Университете Павии Миланского герцогства. Но при повторении экспериментов Гальвани, Вольта смог вызвать эффект электричества с помощью лишь двух видов металлов. Он писал аббату Томмаселли, что, очевидно, электричество исходило не от лапок лягушки, а просто стало «результатом использования двух металлов с различными свойствами». Углубившись в изучение электрических свойств металлов, в 1800 г. Вольта создал первую электрическую батарею. Она представляла собой стопку чередующихся цинковых и медных дисков с кусочками влажной бумаги между ними. Она моментально заряжалась и могла использоваться как источник тока бессчетное количество раз, а не только единожды, как лейденская банка. Так исследователи впервые перестали зависеть от статического и природного электричества. Вследствие изобретения этой прародительницы современной батарейки было обнаружено искусственное динамическое, или кинетическое, электричество. Идею же Гальвани о существовании особой жизненной энергии в тканях живых организмов почти забыли.

Сначала Вольта поддержал открытия Гальвани, но позже он писал: «Эксперименты Гальвани, безусловно, эффектны. Но если отбросить его красивые идеи и предположить, что органы животных лишены собственной электрической активности, то их можно рассматривать как всего лишь новейшие суперчувствительные электрометры». Незадолго перед смертью Гальвани сделал пророческое заявление о том, что однажды анализ всех необходимых физиологических аспектов его экспериментов «поможет лучше понять природу жизненных сил и их различия в зависимости от пола, возраста, темперамента, заболеваний и даже состава атмосфер». Но ученые отнеслись к нему с недоверием и считали его идеи несостоятельными.

За несколько лет до этого, незнакомый с Гальвани венгерский иезуит Максимилиан Хелл (Maximilian Hell) подхватил идеи Гилберта об одушевленности магнита, передающего это качество другим металлосодержащим материалам. Вооружившись этой идеей, он смастерил из намагниченных стальных пластин необычное приспособление, при помощи которого излечился от застарелого ревматизма. Успехи Хелла в исцелении больных людей произвели большое впечатление на его друга, венского врача Франца Антона Месмера (Franz Anton Mesmer), который заинтересовался магнетизмом после прочтения работ Парацельса. Тогда Месмер занялся экспериментальной проверкой работы Хелла и убедился в том, что на живуто материю действительно влияют «земные и небесные магнитные силы». В 1779 г. он назвал эти силы «животным магнетизмом» и посвятил им докторскую диссертацию «Влияние планет на тело человека». Однажды Месмер узнал о швейцарском священнике Дж. Гасснере, исцеляющем своих пациентов возложением рук. Месмер успешно перенял технику Гасснера и объяснял действенность этого способа врачевания тем, что некоторые люди, и он в том числе, наделены большей «магнетической» силой, чем другие.

Казалось бы, такие поразительные открытия биоэлектрической и биомагнитной энергии могли бы ознаменовать новую эпоху исследований, объединяющих физику, медицину и физиологию. Но с новой эпохой пришлось подождать еще по крайней мере сто лет. Успехи Месмера в исцелении на фоне неудачи всех остальных вызвали черную зависть у его венских коллег. Они назвали Месмера колдуном, одержимым дьяволом, и организовали комиссию по расследованию его заявлений. Заключение комиссии было не в его пользу, и тогда Месмера исключили из преподавательского состава медицинского факультета и запретили лечить людей.

В 1778 г. он переехал в Париж, где, по его словам, встретил «людей более просвещенных и не столь равнодушных к новым открытиям». Там Месмер нашел могущественного сторонника своих новых методов, Шарля д'Эслона, первого врача при дворе брата Людовика XVI, который ввел Месмера во влиятельные крути. Но вскоре все повторилось вновь: теперь зависть обуяла французских врачей, как и в свое время австрийских коллег Месмера. Они подняли такую шумиху, что король был вынужден назначить королевскую комиссию по расследованию заявлений Месмера, и это несмотря на то, что д'Эслон на собрании медицинского факультета Парижского университета назвал работу Месмера «одним из величайших научных достижений современности». В состав королевской комиссии входил директор Французской академии наук, который в 1772 г. торжественно провозгласил, что метеориты не существуют; председателем комиссии был американский посол Бенжамин Франклин. Комиссия сделала заключение, что «животный магнетизм не существует и не имеет целительного воздействия». Месмера выставили на всеобщее посмешище, и его огромная популярность стала меркнуть. Он уехал в Швейцарию и в 1815 г., за год до смерти, завершил свой важнейший труд: «Месмеризм или система взаимовлияний; или теория и практика животного магнетизма».

В 1820 г. датский ученый Ганс Христиан Орстед (Hans Christian Oersted) обнаружил, что если поместить компас рядом с проводом под напряжением, то стрелка всегда занимает перпендикулярное к проводу положение. При смене направления тока стрелка поворачивается на 180°. Из этого следовало, что вокруг провода под напряжением существует магнитное поле. Это привело к самому прибыльному изобретению в истории науки. Майкл Фарадей (Michael Faraday) в Англии и Джозеф Генри (Joseph Henry) в США независимо друг от друга пришли к выводу, что должен существовать и противоположный феномен: при движении провода через магнитное поле в проводе возникает электрический ток. Таким образом, был изобретен «генератор», а с ним — вся армия электрических приборов.

На сегодня существует огромное множество книг о том, что человек может сделать при помощи электричества. В Библиотеке Конгресса США книги на эту тему занимают семнадцать тридцатиметровых полок. Но суть электричества и принципы его работы остаются такой же загадкой, как и во времена Пристли. Современные ученые, до сих пор не имеющие ни малейшего представления о составе электромагнитных волн, ловко приспособили их к использованию в радио, радарах, телевидении и тостерах.

При таком одностороннем интересе лишь к механическим свойствам электромагнетизма, очень немногие уделяли внимание его воздействию на живые существа. Барон Карл фон Рейхенбах (Karl von Reichenbach) из немецкого города Тубин-гена был одним из немногих альтернативно мыслящих ученых. В 1845 г. он изобрел различные вещества на основе древесного дегтя, включая креозот, используемый для защиты от гниения надземные ограждения и подводные сооружения из дерева. По наблюдениям Рейхенбаха особо одаренные люди, которых он назвал «экстрасенсами», могли воочию видеть странную энергию, исходящую от всех живых организмов и даже от концов магнита. Эту энергию он назвал одиль или од. Работы Рейхенбаха — «Исследования сил магнетизма, электричества, тепла и света в отношении к силам жизни» (Researches into the Forces of Magnetism, Electricity, Heat and Light in Relation to the Force of Life) — были переведены на английский язык выдающимся врачом Вильямом Грегори, назначенным в 1844 г. профессором химии в Университете Эдинбурга. Несмотря на это все попытки Рейхенбаха доказать существование од своим современникам-физиологам в Англии и Европе — с самого начала потерпели фиаско.

Рейхенбах назвал причину такого презрительного отношения к его «одической силе»: «Как только я касаюсь этого предмета, то сразу ощущаю, что задеваю ученых за живое. Они приравнивают од и экстрасенсорные способности к так называемому, "животному магнетизму" и "месмеризму". Как только это происходит, вся симпатия тут же испаряется». По словам Рейхенбаха, отождествление од с животным магнетизмом совершенно необоснованно, и хотя загадочная одическая сила чем-то напоминает животный магнетизм, она существует совершенно независимо от последнего.

Позже Вильгельм Рейх (Wilhelm Reich) доказывал, что «древние греки и современники, начиная с Гилберта, имели дело совсем не с тем видом энергии, что изучали со времен Вольта и Фарадея. Второй тип энергии получали путем движения проводов через магнитные поля, эта энергия отличается от первого типа не только способом получения, но и своей природой».

Рейх полагал, что древние греки, используя принцип трения, открыли загадочную энергию, которой он дал название «оргон». Очень похоже на од Рейхенбаха и эфир древних. Рейх утверждал, что оргон заполняет все пространство и является средой, в которой распространяется свет, электромагнитные волны и сила гравитации. Оргон заполняет весь космос, правда не везде равномерно, и присутствует даже в вакууме. Рейх рассматривал оргон как основное звено, связующее неорганическую и органическую материи. К 1960-м годам, вскоре после смерти Рейха, накопилось слишком много доводов в пользу того, что живые организмы имеют электрическую природу. Д. С. Халаси в своей книге про ортодоксальную науку выразился очень просто: «Поток электронов является основой практически всех жизненных процессов».

В период между Рейхенбахом и Рейхом ученые, вместо того, чтобы изучать природные явления во всей их целостности, начали разбирать их на мелкие составляющие — и это, отчасти, стало причиной всех трудностей в науке. Одновременно увеличилась пропасть между так называемыми науками о жизни и физикой, которая верила лишь в существование того, что можно непосредственно увидеть глазами или измерить приборами. Где-то посередине оказалась химия, стремившаяся раздробить материю на молекулы. Искусственно соединяя и группируя молекулы, химики синтезировали бессчетное множество новых веществ.

В 1828 г. впервые в лабораторных условиях было получено органическое вещество — мочевина. Искусственный синтез органических веществ, казалось, уничтожил идею о существовании какого-либо особого «жизненного» аспекта в живой материи. С открытием клеток — биологических аналогов атомов классической греческой философии, ученые стали смотреть на растения, животных и человека как всего лишь на различные комбинации этих клеток. Иными словами, живой организм — просто химический агрегат. В свете таких представлений мало у кого осталось желание разо браться в электромагнетизме и его влиянии на живую материю. Тем не менее, отдельные «отщепенцы» от науки время от времени привлекали всеобщее внимание к вопросам о влиянии космоса на растения, и таким образом не давали открытиям Нолле и Бертолона кануть в Лету.

За океаном, в Северной Америке, Вильям Росс (William Ross), проверяя утверждения о том, что наэлектризованные семена прорастают быстрее, посадил огурцы в смесь из черного оксида марганца, столовой соли и чистого песка и поливал разбавленной серной кислотой. Когда он пропускал через смесь электрический ток, семена прорастали гораздо быстрее, чем ненаэлектризованные, посаженные в аналогичной смеси. Через год, в 1845 г., в первом выпуске лондонского «Журнала общества садоводов» (Journal of the Horticultural society) был опубликован длинный доклад «Влияние электричества на растения». Автором доклада был агроном Эдвард Солли (Edward Solly), который, как и Гардини, подвесил провода над огородом и, как Росс, пытался поместить их под землю. Солли провел семьдесят экспериментов с различными злаками, овощами и цветами. Из семидесяти исследованных случаев лишь в девятнадцати наблюдалось положительное влияние электричества на растения, и примерно такое же количество случаев — отрицательное.

Столь противоречивые результаты указывали на то, что для каждого вида растений огромное значение имеет количество, качество и продолжительность электрической стимуляции. Но у физиков не было необходимой аппаратуры для измерения воздействия электричества на разные виды, и они еще не знали, как искусственное и атмосферное электричество влияет на растения. Поэтому эта область исследований была отдана на откуп настойчивым и любопытным садоводам или «чудакам». Однако появлялись все новые наблюдения о том, что растения обладают электрическими свойствами.

В 1859 г. в одном из выпусков лондонского «Вестника садовода» (Gardeners' Chronicle) было опубликовано сообщение о световых вспышках от одной алой вербены к другой. В сообщении упоминалось, что особенно отчетливо этот феномен заметен в сумерках перед грозой после долгого периода сухой погоды. Это подтвердило наблюдения Гёте о том, что цветки восточного мака светятся в темноте.

Лишь в конце девятнадцатого века в Германии появились новые данные, проливающие свет на природу атмосферного электричества, открытого Лемонье. Юлиус Элстер и Ганс Гейтель (Julius Elster, Hans Geitel), интересовавшиеся «радиоактивностью» — спонтанным излучением неорганических веществ — начали масштабное изучение атмосферного электричества. В ходе этого исследования выяснилось, что почва земли постоянно излучает в воздух электрические заряженные частицы. Им дали название ионы (от греческого причастия настоящего времени ienai, что значит «идущий»), это были атомы, группы атомов или молекулы, имеющие после потери или присоединения к ним электронов положительный или отрицательный заряд. Наблюдение Лемонье о том, что атмосфера постоянно наполнена электричеством, наконец, получило хоть какое-то материальное объяснение.

В ясную, безоблачную погоду Земля имеет отрицательный заряд, а атмосфера — положительный, тогда электроны от почвы и растений стремятся ввысь, в небо. Во время грозы полярность меняется на противоположную: Земля обретает положительный, а нижние слои облаков — отрицательный заряд. В любой момент над поверхностью земного шара бушуют 3-4 тысячи «электрических» гроз, поэтому за счет них восстанавливается потерянный в солнечных районах заряд, и, таким образом, поддерживается общее электрическое равновесие Земли.

В результате постоянного потока электричества электрическое напряжение увеличивается по мере удаления от поверхности Земли. Между головой человека ростом в 180 см и землей напряжение составляет 200 вольт; от вершины небоскреба в 100 этажей до тротуара напряжение увеличивается до 40 000 вольт, а между нижними слоями ионосферы и поверхностью Земли напряжение составляет 360 000 вольт. Звучит устрашающе, но на самом деле из-за отсутствия сильного тока частиц эти вольты не превращаются в убийственную энергию. Человек мог бы научиться пользоваться этой колоссальной энергией, однако основная трудность здесь в том, что он так и не понял, как и по каким законам эта энергия функционирует.

Новые попытки исследовать влияние атмосферного электричества на растения были предприняты Селимом Лемстре-мом (Selim Lemstrom), финским ученым с разнообразными интересами. Лемстрем считался экспертом в области полярного сияния и земного магнетизма, и с 1868 по 1884 гг. совершил четыре экспедиции в заполярные области Шпицбергена и Лапландии. Он предполагал, что роскошная растительность этих широт, приписываемая длительным летним дням, на самом деле объясняется, по его словам, «этим интенсивным проявлением электричества, северным сиянием».

Со времен Франклина было известно, что атмосферное электричество лучше всего притягивается острыми предметами, и именно это наблюдение привело к созданию громоотвода. Лемстрем рассуждал, что «острые верхушки растений выступают в роли громоотводов для сбора атмосферного электричества и облегчают обмен зарядами между воздухом и землей». Он изучил годовые кольца на спилах елей и обнаружил, что величина годового прироста четко соотносится с периодами повышенной активности солнца и северного сияния.

Вернувшись домой, ученый решил подкрепить свои наблюдения экспериментами. Он подсоединил ряд растений в металлических горшках к генератору статического электричества. Для этого он протянул на высоте 40 см над растениями провода, от которых к земле в горшках спускались металлические стержни. Другие растения были оставлены в покое. Через восемь недель наэлектризованные растения прибавили в весе на 50% больше, чем ненаэлектризованные. Когда Лемстрем перенес свою конструкцию в огород, урожай ячменя вырос на треть, а урожай клубники — вдвое. Мало того, она еще оказалась гораздо слаще обычного.

Лендстрем провел длинную серию экспериментов в разных частях Европы, на разных широтах вплоть до юга Бургундии; результаты зависели не только от конкретного вида овоща, фрукта или злака, но и от температуры, влажности, естественного плодородия и внесения удобрений в почву. В 1902 г. Лендстрем описал свои успехи в книге «Electro Cultur», опубликованной в Берлине. Этот термин был включен в «Стандартную энциклопедию садоводства» Либерти Хайда Бэйли (Liberty Hyde Bailey).

Английский перевод книги Лендстрема под названием «Электричество в сельском хозяйстве и садоводстве» (Electricity in Agriculture and Horticulture) вышел из печати в Лондоне спустя два года после выхода в свет немецкого оригинала. Введение к книге содержало довольно резкое, но как позже выяснилось, правдивое предупреждение. Тема книги касается трех отдельных дисциплин: физики, ботаники и агрономии, — и она вряд ли окажется «особо привлекательной» для ученых. Однако это предостережение не отпугнуло одного из читателей — сэра Оливера Лоджа (Oliver Lodge). Он добился выдающихся успехов в физике, а затем стал членом Лондонского общества психических исследований. Написал дюжину книг, подтверждающих его убеждение в том, что за пределами материального мира есть еще множество миров.

Чтобы избежать долгих и сложных манипуляций с передвижением проводов вверх по мере роста растений, Лодж поместил сеть проводов на изоляторах, подвешенных на высоких столбах, давая таким образом людям, животным и технике свободно двигаться по наэлектризованным полям. За один сезон Лоджу удалось повысить урожайность одного из сортов пшеницы на 40%. Причем пекари отметили, что хлеб из муки Лоджа получался гораздо вкуснее, чем из муки, которую они обычно закупали.

Соратник Лоджа Джон Ньюман (John Newman) перенял его систему и добился двадцатипроцентного увеличения урожая пшеницы в Англии и картофеля в Шотландии. Клубника Ньюмана отличалась не только большей плодовитостью, она, как и клубника Лендстрема, была сочнее и слаще обычной. В результате проведенных тестов содержание сахара в сахарной свекле Ньюмана превышало среднюю норму. Кстати, Ньюман опубликовал отчет о результатах своих исследований не в ботаническом журнале, а в пятом выпуске «Стандартного пособия для электротехников» (Standard Book for Electrical Engineers), изданного в Нью-Йорке крупным и авторитетным издательством «МакГроу-Хилл» (McGraw-Hill). С тех пор влиянием электричества на растения стали интересоваться все больше инженеры, чем растениеводы.

Начало 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21

Источник: www.liveinternet.ru