Электромагнитные поля в биосфере. Том 1 - Красногорская Н.
Скачать (прямая ссылка):
Как уже отмечалось, поле ЗЭ, как и поле электричеокого заряда, проникает через любые проводящие экраны. Это поле убывает с расстоянием как I/г2. В естественных условиях клетка живет, в ореде,' обладающей большей или меньшей проводимостью. В ореде под влиянием поля ЗЭ возникает ток заряжённых частиц такой, что притекающие к клетке заряды нейтрализуют поле ЗЭ во внешнем пространстве. Однако ввиду большого омического сопротивления мембраны поле в самой мембране не нейтрализуется как внешними свободными зарядами, так и зарядами протоплазмы. Ввиду того, что Мембраны клеток и клеточных органелл (например, митохондрии) находятся в области наиболее сильных полей ЗЭ, влияние этих полей должно сказываться на функции мембран органелл и оамих клеток.
Потенциал клетки должен зависеть от величины ЗЭ Q и заряда j? , находящегося в данный момент времени внутри нее. Величина же последнего находится в прямой завиоимости от сопротивления мембраны в предшествующие моменты времени - чем ниже сопротивление мембраны, тем больше нейтрализующих зарядов <f, проникает в клетку в единицу времени и тем ее потенциал становится ниже. В случае, если ЗЭ не уравновешивав» большего по величине и противоположного по знаку притекшего заряда ^ , должна наступить инверсия полярности мембраны. Спустя некоторое время заряд также стечет через мембрану. В итоге клетка придет в свое иоходноа или новое стабильное состояние, при котором будет подцервиватьоя некоторая разность потенциалов от ЗЭ и притекшего к данному времени в клетку заряда, обеспечивая так называемое пред-существование потенциала.
Если проводимость среды достаточно велика, то напряжение V на мембране как на двойном электрическом слое определяется полным зарядом & * Q+q. внутри клетки. При ^- 9® через мембрану ввиду ее конечного сопротивления ^ течет ток заряда проводимости ср . Зная
емкость С мембраны, на основании закона ома получаем
cLq. _ О* 9-d-t ~ Не.
Это приводит к дифференциальному уравнению для заряда 1 :
где Т-Я-С , a характеризует скорооть генерации ЗЭ, завися-
355
щую от интенсивности биохимических реакций в клетке. Для точного решения уравнения необходимо знание зависимости и от времени t.
Пусть в первом приближении в некоторый момент времени меня-етоя скачком от до Jq и далее остаетоя постоянным. Допуотим также, что свойства мембраны в течение времени измерения не меняютоя или . меняются незначительно. Практичеоки эти условия реализуются при фотосинтезе кратковременно освещаемых частей листа растения /8/. Тогда можно положить с-const и j^^c-onst Решение уравнения при этих условиях будет: <1о~ С&о+ )(f~ ёгЛ^.Полный заряд клетки будет
зависеть от времени следующим образом:
b я&о~ (&о Jq'E ) ( ёГ ).
Завиоимость напряжения на мембране будет описываться уравнением
и.*и0 + (ик-и9)(/-ё*) .
При f =0 напряжение равно начальному напряжению U.Q. Приi^ooнапряжение стремится к Uk=--JqZ . При стабилизации напряжения на мембране суммарный заряд & остаётся постоянным. При этом ток проводимооти через мембрану уравновешивает "ток" ЗЭ, "втекающий” в клетку:
; _ dQ _ _ 1
V dt ~
Электрическое поле растений
Любая растительная ткань может быть представлена в виде совокупности отдельных клеток, разделенных межклеточником, обладающим конечной электрической проводимостью. Клетки растения ограничены мембранами, на которых фиксируются разности потенциалов, зависящие от уровня физиологической активности каждой данной клетки. В связи о этим, как уже отмечалось выше, никакая из клеток в состоянии покоя не омогла бы создать внешнего электрического поля. Разность потенциалов между референтным электродом и измерительным микроэлектродом должна была бы зависеть только от того, введен ли последний внутрь какой-то клетки или находитоя в межклеточнике. При введении электрода внутрь клетки разнооть потенциалов зависела бы только от физиологической активности данной клетки. При введении микроэлектрода в межклеточник разнооти потенциалов не должно было бы наблюдаться ввиду большой электропроводности последнего.
Однако в эксперименте дело оботоит совершенно по-другому. Если локально повредить небольшую часть изолированного листа растения и прикладывать контактный электрод к различным местам некротированного участка, даже не вводя микроэлектрод .внутрь клеток, то прибор обнаруживает разнооть потенциалов между этими местами и референтным электродом на всей площади листа /§7. При одновременном снятии напряжения
с нескольких контактных электродов, расположенных в разных местах листа, обнаруживается напряжение, плавно уменьшающееся с удалением контактного электрода от поврежденного участка. Сразу вслед за некрозом ткани регистрируются разности потенциалов даже между теми электродами, между которыми клетки листа остались невредимыми.
Подобное одновременное изменение демаркационных разностей потенциалов мевду различными электродами, в том числе и значительно удаленными от поврежденного участка, может быть просто объяснено в рамках теории зарядового эквивалента. При локальном повреждении листа резко изменяетоя ЗЭ этого участка. Появляетоя разбаланс мезду ЗЭ Q и зарядом у, . Суммарныл заряд &¦ , имеющий тот или иной знак, создает
