НАУКА и ОБРАЗОВАНИЕ

Хорольский Дмитрий

средняя школа ╧ 651, 6 класс

Научный руководитель:

Моргачева Ольга Александровна

зам. директора по научно-методической работе средней школы ╧ 651

Введение (Актуальность исследуемой проблемы)

Растения - важнейший источник сырья и пищевых ресурсов, жизненного важного элемента-кислорода, без которого невозможна жизнь животных и человека. Именно растениям обязан живой мир нашей планеты своим существованием. Ценность растений заключается еще и в том, что они являются источником красоты, счастья, эстетического наслаждения. Люди с глубокой древности любят цветы, украшают ими двор, город, поклоняются этим прекрасным растениям, одаривая их заботой и вниманием. Давно известно, что растения реагируют на свет, температуру, влажность, механические и химические раздражители. Однако, звук и музыка также являются в той или иной степени раздражителями. Влияние звуков на растения в науке изучено слабо и в литературных источниках очень редко встречаются материалы этих исследований. Меня эта проблема заинтересовала, и я решил самостоятельно разобраться, как зависит жизнь и развитие растений от влияния различных звуков и музыки.

Цель исследования: Убедиться, что жизнь и развитие комнатных растений зависят от многих факторов окружающей среды, в данном конкретном случае - от звуков музыки.

Задачи исследования:

1.       изучить влияние различных музыкальных мелодий на растения (по источникам научно-популярной литературы);

2.       изучить влияние различных современных мелодий на комнатные растения;

3.       исследовать связь «человек-растение» на примере музыки.

Гипотеза исследования: Растения - сложные живые организмы. Они являются  неотъемлемой частью окружающей среды. Растения слышат звуки и реагируют на музыку.

Методы и инструментарий исследования:

1.       исследование материалов научно-популярной литературы;

2.       опытная установка: комнатное растение + музыкальный фон (используются магнитофонные записи);

3.       наблюдение за состоянием растений. Ведение дневника наблюдений;

4.       изучение состояния атмосферного воздуха в помещении, где находится опытная установка. Используется: ртутный термометр, барометр.

1. Изучение влияния различных музыкальных мелодий на растения  (точка зрения американских и других исследователей)

Роль растений в биосфере Земли огромна, благодаря их способности осуществлять биосинтез. Весьма существенна еще одна функция растений - индикаторная. Человек давно заметил, что среди растений есть такие, у которых хорошо развито «особое» чувство, т.е. растения чутко реагируют на изменения условий окружающей среды: давления, влажности, характера почв.

Велик и многообразен мир растений - от луговой травы до гигантской секвойи, достигающей в высоту 100-150 м. Человечество во все времена уделяло внимание растениям, заботясь о них, выращивая новые сорта цветов и деревьев. Относительно недавно люди стали изучать влияние музыки на растения.

Первенство в этом открытии принадлежит индийским ботаникам, которые установили, что подбором шумовых тонов можно воздействовать на рост растений. Причем одни растения любят негромкую, мелодичную музыку, а другие начинают пышно цвести от «убойных» звуков «металла» и джаза. Многие цветы, особенно тропические, «заслушиваются» рэпом. А самыми чувствительными к музыке растениями признаны табак и рис. Если на плантациях этих растений включат их любимые мелодии, они растут быстрее.

В семидесятых годах ХХ века в знаменитую книгу рекордов Гиннеса было занесено имя фермера Дана Карлсона, вырастившего самое большое растение в мире. С помощью ежедневной игры музыкальных произведений И.С.Баха, А. Вивальди, музыки, напоминающей щебетание птиц, а также особого раствора для внекорневой подкормки (опрыскивания) он вырастил растение «страстоцвет пурпурный» длиной в 180 метров ( по словам исследователя 560 метров) при обычной его длине 54 сантиметра.

Справка: страстоцвет (пассифлора), род травянистых и деревянистых лиан семейства страстоцветных. Св. 400 видов, главным образом в тропиках и субтропиках Америки, некоторые в тропической Азии, Австралии и Полинезии. Многие виды культивируют в тропиках ради съедобных плодов и лекарственных корней; другие - как декоративные.

Наибольшее удивление вызвал тот факт, что исследователь получил свой удивительный результат с помощью внекорневой подкормки и проигрывания  растениям именно указанных произведений известных композиторов, а не других, т.е. весь ускоренный рост зависел от музыки. Кропотливый подбор музыкальных мелодий и вкрапление голосов птиц (имитация естественной среды обитания растений) привели Карлсона к успеху.

О том, что музыка каким-то образом влияет на растения, (растения как будто слышат ее) было известно еще в древности. В древних индийских сказаниях говорилось о том, что бог Кришна своей музыкальной игрой очаровывал не только людей, но и окружающие их растения: кустарники, деревья, цветы и траву.

Рассказывается, что во время игры на арфе раскрывались розы на виду изумленных слушателей. В разных странах мира распространены верования в то, что музыкальное или песенное сопровождение во время посевов злаков способствует их последующему росту и богатому урожаю.

В ХХ веке были получены доказательства, полученных в опытах, проведенных в строго контролируемых условиях с соблюдением всех научных требований. Был использован научный потенциал в совокупности с материально-технической базой новейших лабораторий. Среди пионеров изучения действия музыки на растения особая роль принадлежит индийскому ученому Сингху. Он, начиная с 1950 г, обратил внимание на высокую чувствительность растений к звукам, музыке и танцам.

Например, растения бальзамина через 1,5 месяца после 25-минутного прослушивания игры музыканта на старинном инструменте Вина были выше, и на 75% у них образовалось большое количество листьев, чем у растений, не подвергающихся влиянию музыки. Были также исследованы образцы декоративных растений, таких как астры, петунии, белые лилии, космейя. Музыкальное звучание воспроизводилось различными инструментами - флейтой, виолончелью, гармонью и пр.

Вывод, сделанный учеными по прошествии всего срока исследования, был однозначным - установлено, что гармонические звуковые волны действуют на рост, цветение, плодоношение и урожайность растений. При этом было обнаружено резкое изменение физико-химических свойств под влиянием музыки. Лабораторные исследования показали, что такие жизненно-важные процессы в растениях, как дыхание, транспирация, поглощение углекислоты, под влиянием музыки увеличиваются почти в 2 раза по сравнению с обычными условиями произрастания.

Эксперименты с влиянием музыки и звука электрически действующего камертона на растения выявили, что у озвученных растений усиливается фотосинтез на 45-233% , ускорялся обмен веществ, и процессы синтеза преобладали над процессами распада.

Справка: транспирация (от транс... и лат. spiro - дышу, выдыхаю), испарение воды растением. Основной орган транспирации - лист. Благодаря транспирации в растении возникает ток воды и растворенных в ней минеральных солей от корней к листьям.

Фотосинтез (от фото... и синтез), превращение зелеными растениями и фотосинтезирующими микроорганизмами лучистой энергии Солнца в энергию химических связей органических веществ. Происходит с участием поглощающих свет пигментов (хлорофилл и др.). Фотосинтез - единственный биологический процесс, который идет с увеличением свободной энергии и прямо или косвенно обеспечивает доступной химической энергией все земные организмы (кроме хемосинтезирующих).

Ежегодно в результате фотосинтеза на Земле образуется ок. 150 млрд. т органического вещества, усваивается 300 млрд. т СО₂ и выделяется ок. 200 млрд. т свободного О₂. Благодаря фотосинтетической деятельности первых зеленых организмов в первичной атмосфере Земли появился кислород, возник озоновый экран, создались условия для биологической эволюции. Фотосинтез, уникальный физико-химический процесс, осуществляемый на Земле всеми зелеными растениями и некоторыми бактериями и обеспечивающий преобразование электромагнитной энергии солнечных лучей в энергию химических связей различных органических соединений. Основа фотосинтеза - последовательная цепь окислительно-восстановительных реакций, в ходе которых осуществляется перенос электронов от донора - восстановителя (вода, водород и др.) к акцептору - окислителю (СО₂, ацетат) с образованием восстановленных соединений (углеводов) и выделением O₂, если окисляется вода.

Фотосинтез играет ведущую роль в биосферных процессах, приводя в глобальных масштабах к образованию органического вещества из неорганического. Фотосинтезирующие организмы, используя солнечную энергию в реакциях фотосинтеза, осуществляют связь жизни на Земле с Вселенной и определяют в конечном итоге всю ее сложность и разнообразие.

Сингх проверил действие музыки на 6 сортов риса-пади, высеянного в полевых условиях. В итоге исследований с опытных озвученных полей был собран урожай риса, превышающий средний по региону на 25-60%.

Вот так выглядела прибавка урожая риса – пади по годам: в 1957-1958 – 52%, 1958-1959 – 60%, 1959-1960 – 42%, 1960-1961 – 32%.

В целом проведенные опыты показали, что эффект биологического действия звуков и музыки на растения имеется, и он связан с характерными звуковыми частотами, По мнению исследователей, в основе звукового действия на растения лежит резонансный механизм, способствующий накоплению энергии и ускорению обмена веществ в растительном организме.

Например, американский исследователь Д. Ретолк использовала для контроля над растениями специальные камеры с жестко установленным световым, влажностным и температурным режимом (рис. 1а, б) 10- дневные побеги растений.

а, б

Рис. 1

Исследования показали, что на музыку Баха и индийские мелодии растения отзывались положительно, стебли тянулись к источнику звука. В то же время на рок-музыку и непрерывные барабанные ритмы зеленые растения отвечали уменьшением размеров листьев и корней и все они отклонялись от источника звука (рис. 2).

а                             б                                 в

Рис. 2. Вид растений после разной музыки:

а – индийские мелодии, б – И. С. Бах, в – рок - музыка

Основной источник энергии для зеленых растений - это свет. Если необходимые компоненты питания имеются, то рост и развитие растений будут проходить нормально. А для того, чтобы растения дали повышенный рост зеленой массы, плодов,  или зерна, необходимо, чтобы обмен веществ проходил с большей интенсивностью.

Музыка позволяет активизировать процесс фотосинтеза, усилить метаболизм в растениях. Это видно на рис. 3. Устьица в листьях растений озвученных растений лучше работают, поглощают больше углекислоты, интенсивнее проходит фотосинтез, накопление метаболитов, полезных веществ, и в результате этого увеличивается биомасса растений.

Активизация устьиц может быть вызвана звуковыми частотами 5-8 килогерц. На рис. 4 показан результат действия музыки на картофель. Первый клубень - от неозвученного растения, последующие - от озвученного растения.

а)                          б)                          в)                             г)                         д)                    е)

Рис. 3. Схема листьев с устьицами у: а – неозвученного растения, б – озвученного;

показан вид закрытого (в, д) и открытого (г, е) устьица в плане и разрезе.

Рис. 4. Результаты действия музыки на картофель

2. Строение растений и процессы, происходящие в них

Растения - главный первичный источник пищи и энергии для всех других форм жизни на Земле. У некоторых растений питание гетеротрофное (сапрофиты и паразиты). Известно около 350 тыс. видов ныне живущих растений, которые делятся на низшие и высшие растения.

Чтобы лучше понять механизм влияния музыки на различные виды растений, необходимо знание строения растений, разбираться в явлении фотосинтеза. В нашей работе мы будем исследовать только высшие растения, имеющие корень, стебель, лист и цветок.

Растения - одно из царств органического мира. Важнейшее отличие растений от других живых организмов - способность к автотрофному питанию, т.е. синтезу всех необходимых органических веществ из неорганических. При этом зеленые растения используют энергию солнечных лучей, т. е. осуществляют фотосинтез - процесс, в результате которого создается основная масса органического вещества биосферы и поддерживается газовый состав атмосферы. Растения- живые организмы. Они обладают всеми качествами живой материи, могут реагировать на свет, температурные изменения окружающего воздуха, они подвержены стрессу, способны к акклиматизации и адаптации, у них имеется электрическая активность клеток.

Лист- эта та «волшебная фабрика», где под воздействием солнечных лучей происходит превращение из неорганических веществ (воды, углекислого газа) в вещества органические. Помимо этого, лист дышит и испаряет воду. Листья могут превращаться в колючки (кактусы), усики (у гороха), ловчие аппараты. Лист - один из основных органов растения, занимающий боковое положение в побеге.

Далее необходимо более подробно остановиться на внутреннем строении листа. На листовой пластинке многих видов растений четко выражены жилки. В них находятся пучки с проводящей и механической тканью. На нижней поверхности листа, среди прозрачных клеток кожицы, находятся парные зеленые клетки, между которыми есть щель. Пару замыкающих клеток и межклеточную щель между ними называют устьицем. Через устьице проходит газообмен и испаряется влага.

В основе биологического воздействия музыки на растения лежит резонансный механизм. Резонанс- это такое физическое явление, при котором резко возрастает амплитуда колебаний в какой-либо системе, если частота колебаний внешнего источника воздействия приближается к частоте собственных колебаний в системе.

Явление резонанса тесно связано с синхронизацией. Синхронизация- явление, при котором устанавливается такой режим колебаний, при котором частоты равны или кратны друг другу. Звуковой сигнал воспринимается резонирующими системами в растительных клетках и тканях, и амплитуда их колебаний их возрастает. В конечном итоге происходит возрастание интенсивности процессов, происходящих в клетках и тканях растения.

Далее приведен рисунок, на котором показана амплитуда колебаний звука рояля и его частота (рис. 5).

Рис. 5. Характеристика звука, издаваемого роялем

Действие музыки на растения через резонансный механизм и синхронизацию колебательных процессов находит свою поддержку в разных исследованиях. При низкочастотной механической вибрации (25-1000 гц) раствора мышечного белка – миозина изменяется его ферментная активность (Миозин - сократительный белок мышц, обладает АТФазной активностью). Его структура и свойства одинаковы в животных и растительных клетках (в них имеется постоянное движение протоплазмы). После механической вибрации возникает резонанс на частоте 200 гц. и происходит изменение, деформация структуры этого белка-фермента.

Как указывают исследователи, «в биологических системах эта деформация сопровождается биологическими явлениями, например, в мышцах, изменением возбудимости, резистентности интенсивности дыхания и др.». При музыкальном воздействии на растения наблюдаются такие же эффекты и, очевидно, за счет явления резонанса.  Этот факт не вызывает у ученых сомнений в его применимости. Таким образом, можно видеть последовательную связь музыки с живым веществом через молекулярные механизмы ферментных реакций на основе резонанса, происходящего в растительных клетках. Но этот механизм, на мой взгляд, очень сложен, и должен найти свое подтверждение в новых исследованиях ученых. В дальнейшем я хочу на практике показать, как влияет музыка на комнатные растения с помощью обыкновенного кассетного магнитофона.

3. Исследование влияния разных мелодий на комнатные растения

Практическая часть работы состояла из наблюдения за следующими видами комнатных растений:

·         Паслен сладко-горький (Solanum dulcamara). Паслен (Solanum), род трав, кустарников и полукустарников (редко деревьев) семейства пасленовых;

·         Хлорофитум (Chlorophytum), род растений семейства лилейных;

·         Бегония клубневая (Begonia), род растений семейства бегониевых. Многолетние травы, реже полукустарники, кустарники, лианы и эпифиты;

·         Бамбук, выращенный из молодых стволов. Бамбуки (бамбуковые), подсемейство злаков (выделяется иногда в отдельное семейство). Стебель - одревесневшая соломина, высотой до 40 м, диаметром до 30 см;

·         Эхинокактус Грузона;

·         Толстянка овальная;

·         Шлюмбергера (Декабрист);

·         Кодиеум;

·         Драцена окаймленная (Dracaena), род вечнозеленых, преимущественно древовидных растений, а также кустарников семейства агавовых;

·         Роза садовая (комнатная).

Давно замечено, что когда цветами занимаются, ухаживают за ними с любовью, разговаривают с ними, то они хорошо растут и цветут. Если же подходить формально к уходу за ними, то они не будут такими яркими и сильными. Хорошим примером правильного ухода за растениями является декабрист. При изменении условий произрастания комнатное растение может начать чахнуть и болеть, а несоблюдение температурного и влажностного режима приводит к тому, что цветок перестает цвести.

Я хочу привести данные, подтверждающие вышеописываемые исследования на примере наблюдения за комнатными растениями. Мною были взяты в основном современные мелодии, различные по своему содержанию, поскольку я не нашел данных о реакции растений на эту музыку. Мне хотелось сравнить, совпадают ли мои пристрастия к определенной музыке с реакцией на данную музыку комнатных растений. Характерные примеры действия мелодий на растения  приведены в таблице 1.

Дневник наблюдений за комнатными растениями

Время наблюдения: октябрь-ноябрь 2006 года

Часы наблюдений: с 15.00 до 18.00

Источник света: дневное освещение.

Место наблюдения: жилая комната. Растения находились в обычных для комнатных растений условиях, рядом с окном. Я старался не изменять условия произрастания комнатных растений, чтобы исключить побочные факторы, могущие повлиять на чистоту эксперимента.

Таблица 1

Во время данных исследований давление колебалось от 742-750 мм (измерялось с помощью комнатного барометра), температура воздуха была 22-24 градуса (измерялась с помощью ртутного термометра), дни были пасмурными, влажность воздуха была 65-74% (измерялась с помощью гигрометра), полив растений проводился  комбинированным методом: мелкодисперсным способом (опрыскивание) и корневой полив. Таким образом, влияние изменения влажности воздуха, температуры и освещенности на комнатные растения во время исследования было незначительно. Подкормка растений не производилась, потому что растения в осенне-зимний период находятся в состоянии покоя, и подкормка их не приведет к желаемым результатам, даже может нанести вред растениям.

4. Аналитическая часть

Растения - неотъемлемая  часть окружающей среды. Связь человек- растение на примере музыки.

Растения очень чувствительны к музыке. Я бы выделил понятие о так называемых  плохих, резких и хороших, чистых звуках. Первые отравляют окружающую среду. Именно на них очень остро реагируют растения. Наиболее угнетающе действует на растения дисгармоническая музыка, например, тяжелый рок.

Как показали эксперименты, проведенные во многих странах, эти звуки оказывали на растения столь губительное воздействие, что некоторые из них теряли листья и засыхали. Не выдерживали звуки рока даже корни растений. Они начинали расти в противоположную от источника звука сторону. По-иному реагировали растения на гармоническую музыку. Когда из репродуктора звучала музыка Бетховена, Гайдна, Шуберта или Брамса, растения вытягивали свои побеги в сторону динамика. Пришлась им по душе и индийская классическая музыка. Стоило включить динамик, как растения склонялись к нему чуть ли не горизонтально. А одно из них, как описывают эксперимент индийские исследователи, стоящее ближе других к динамику, буквально обвило его своей листвой.

Проведенные исследования и вся практика использования музыки в растениеводстве и цветоводстве служат развитию науки. Они помогают лучшему пониманию того, что представляет собой сознание, в чем отличие живой материи от неживой, каковы формы и виды сознания. Они расширяют наше познание мира, раскрывают новые глубины в понимании единства и многообразии черт и свойств живой материи, обогащают наше знание и снимут покровы с еще одной тайны природы.

Реакция растений на воспроизводимую музыку разных жанров удивительно сходна с тем влиянием музыки на человека. И это несмотря на то, что воздействие музыки на психику человека происходит по довольно сложной цепи, т.к. воздействие ведется на органы слуха человека и его нервную систему, которая воспринимает и анализирует звуковые сигналы любой сложной формы и вида, в свою очередь, изменяя деятельность полушарий головного мозга через эмоции.

Итак, музыка пронизывает весь Космос и все живое на Земле. Не является исключением и человек. Исследования показали, что пронзительный звук большой громкости способствует свертыванию белков в жидкой среде. Иными словами, сырое яйцо, если положить его напротив громкоговорителя на оглушающем рок-концерте, может неожиданно превратиться в готовое, крутое яйцо. Устав от непрерывного битья по головам слушателей, исполнитель сможет перекусить!

Дальнейшие эксперименты показали, что «тяжелый металл», к примеру, приостанавливает рост растений и иногда даже способствует их гибели, тогда как на звуки классической музыки растения реагируют положительно и даже плодоносят быстрее, чем в обычном состоянии. «Современные рок-группы работают в диапазонах от 80 до 20 тысяч герц и даже ниже», – читаем в брошюре «Рок-музыка на службе у сатаны», изданной СвятоТроице-Сергиевой лаврой в 1992 году.

Были случаи, когда переизбыток высоких или низких частот серьезно травмировал мозг. На рок-концертах нередки контузии звуком, звуковые ожоги, потеря слуха и памяти. Громкость плюс частота достигли разрушительной силы настолько, что в 1979 году во время концерта Пола Маккартни в Венеции рухнул деревянный мост, а группа «Пинк Флойд» сумела разрушить мост в Шотландии. Этому же ансамблю принадлежит и еще одно документально засвидетельствованное «достижение»: концерт на открытом воздухе привел к тому, что в соседнем озерце всплыла оглушенная рыба...»

«Обуздание» шума – одна из острейших проблем ХХ века. Еще в 1995 году один американский журнал писал о «стихии шума», захлестывающей улицы, дома, заводы и небо. По мнению ученых, в США эта стихия достигла уже опасного уровня. «Шум, - заявил американский специалист по шуму Кнудсен, - такой же медленный убийца, как и смог». Постоянный шум – причина того, что в городе деревья болеют гораздо чаще и умирают раньше, чем в естественной среде. Длительный шум высоких тонов приводит к угнетению, а нередко и к гибели не только растительных, но и животных организмов. Было установлено, что у животных изменение физиологического состояния под воздействием шума протекает в три фазы: угнетение, затем некоторое возбуждение и снова – подавленное состояние, но уже более глубокое и продолжительное, чем вначале. Длительное пребывание животных в условиях интенсивного шума сопровождается изменением у них артериального давления, ухудшением работой сердца.

В настоящее время ученые во многих странах ведут исследования в целях выяснения влияния шума на здоровье человека. Установлено, что шумы природного происхождения: морской прибой, дождь, шелест листвы, журчание ручья и т.д. – благоприятно влияют на организм, они успокаивают, расслабляют. Исследования показали, что постоянный шум наносит ощутимый вред здоровью, но и абсолютная тишина пугает и угнетает человека. Так, сотрудники одного конструкторского бюро, имевшего прекрасную изоляцию от звуков, уже через неделю заметили, что не могут работать. Они нервничали, теряли работоспособность. И, наоборот, звуки определенной силы стимулируют процесс мышления, в особенности – счет. Длительно действующий шум приводит к жалобам на быструю утомляемость, ослабление памяти, снижение внимания, потерю работоспособности, повышенную раздражительность, нарушение сна, общую слабость.

Заключение

Влияние классической музыки, спокойной мелодии бардовской песни на растения:

1. Увеличивает скорость движения цитоплазмы.

2. Увеличивает рост растения  за счет усиления метаболизма (ферментных реакций), дыхания.

3. Усиливает выделение нектара.

4. Растение наклоняется под углом 60° в сторону источника звука.

Влияние поп-музыки на растения:

Происходят нарушения в росте, ослабевает корневая система. И вообще, высокочастотная музыка (в частности, рок-музыка) ухудшает рост в целом.

Таким образом, в завершение работы, хочется сказать, что как видно из вышесказанного, все живое на Земле взаимосвязано. Изучая влияние музыки на растения, мы можем судить о таком же влиянии на животных и человека. Это влияние может быть более сильно, так как человек является высшей формой жизни на планете, и он должен жить в гармонии с природой. Я знаю, что, проведя данное исследование, мне еще больше захочется слушать любимые мелодии и песни Ю.Визбора, В.Долиной, В.Берковского, С.Никитина и других бардов-исполнителей 70-80 гг., которые призывают любить окружающую природу, любить и уважать друзей и близких. Классическая музыка прошлого и настоящего времени всегда будет актуальна и ценима человечеством во все времена, поскольку она пронизана положительным энергетическим потенциалом, приносит слушателю радость и стремление жить, и познавать новое вокруг нас.

Список литературы

1.       Дубров А.П. Сознание у растений и связь их с человеком. – М.: Наука и знание, 1990.

2.       Пономарева И.Н. Биология: Учебник для 6 кл. – М., 2004.

3.       Исмаилова С. Энциклопедия для детей «Биология». – М., 1994.

4.       Анастасова Л.П. Растения и окружающая среда: Учебное пособие. – М., 1999.

5.       Воробьева Р. Комнатные растения: Мини – энциклопедия. – М., 2001.

6.       CD – Большая энциклопедия Кирилла и Мефодия, 2001.