Электробиофизика и техника электрического повреждения, страница 4

Так как любая ткань растительного организма, за исключением меристемной, имеет в своей структуре популяцию клеток, обладающих ха­рактерными размерами, формой и расположением, то по условию U_пк=2кU_пмобеспечивается сквозной пробой одной клетки, а пробой n-го количества идентичных, ориентированных в одном направлении и расположенных последовательно друг за другом клеток ткани до­стигается при наличии следующей разности потенциалов

U_пт=2nк₁U_пм,

где к₁ - коэффициент, учитывающий увеличениеU_птза счет паде­ний напряжения на внутреннем содержимом клетки и межклетнике, находящемся в зазоре между мембрана­ми соседних клеток, расположенных друг за другом.

Обозначим зазор между мембранами соседних клеток черезl_мк. Тогда длина ткани, включенной в электрическую цепь, l=n(l_к+l_мк), а n=l/(l_к+l_мк) и

U_пт=2к₁U_пмl/(l_к+l_мк).

В данном случае напряженность поля, при превышении которой наступает сквозной пробой идентичных, ориентированных в одном направлении и расположенных последовательно друг за другом клеток, можно записать в виде

Е_пт=2к₁U_пм/(l_к+l_мк).

Рассмотрим условия повреждения различных типов тканей. У проводящей ткани зазор между мембранами соседних клеток отсутствует, что позволяет принятьl_мк=0, к₁=к, Е_пт=2к₁U_пм/l_к, т.е. значение Е_пт вдоль растительных волокон проводящей ткани, как и Е_пк для каждой ее вытянутой клетки, ниже, чем поперек. Клетки сердцевины вытянуты вдоль стебля или корня, но за­зор между мембранами соседних клеток здесь есть. Известно, что у ткани сердцевины  l_к>>l_мк, межклеточные пространства этой ткани заполнены растительным соком. Поэтому для клеток сердцевины приемлемо условие R₃>>R₂>R₁(рис.1.1в),а коэффициент к₁ незначительно влияет наЕ_пт. В конечном ито­ге Е_пт вдоль растительных волокон сердцевины ниже, чем по­перек.

Наличие воздухоносных полостей, одревесневших элементов в защитной ткани позволяет принять l_мк>>l_к  и предположить, что сопротивление межклетника, находящегося в зазоре между мембранами соседних клеток, расположенных друг за другом, боль­ше сопротивления мембраны. Поэтому для защитной ткани коэффи­циентк₁>2, аЕ_пт значительно выше, чем для внутренней. Одревесневшие элементы, воздухоносные полости, а также толсто­стенные клетки в защитной ткани повышают устойчивость ее кле­ток к пробою электрическим током.

Выше был рассмотрен частный случай повреждения ткани путем пробоя мембран клеток электрическим током. Если приложенное электрическое поле имеет напряженность ниже значения Е_пт, то электрический ток в зависи­мости от плотности и длительности его действия повреждает в первую очередь структуру межклеточных пространств. В этом случае плотность тока зависит от удельного электрического со­противления ткани ρ_т. Этот параметр зависит от количества клеток, приходящихся на единицу длины ткани, т.е. от ориента­ции клеток в ткани. По этой причине ρ_т внутренних тканей вдоль стебля или корня меньше по величине, чем поперек. Разли­чия в структурах тканей предопределяет также и сильное отли­чие эпидермиса и внутренних тканей по величине ρ_т и их устой­чивости к электрическому току. По мере старения растений происходит одревеснение и опробко­вение клеток и тканей. Следовательно, в процессе развития растения ρ_т возрастает, в фазе старения растительная ткань превращается в диэлектрический матери­ал, и повреждение ее структуры электрическим током затруднено.

Первичные процессы, происходящие под воздействием электромагнитного поля на растительные материалы, во многом зависят от характеристики ЭМП, электрофизических свойств растений и условий обработки. Рассматривая физиологические и молекулярно-генетические аспекты реакции "чувствительности" и устойчивости растений к повреждающим факторам электрокультивации, у сорняков можно выделить два типа устойчивости - конституционную и индуцируемую, или, соответственно, пассивную и активную. К первому типу устойчивости следует отнести компоненты, связанные преимущественно, с механическими особенностями в строении и развитии органов растений и производством компонентов вторичного метаболизма, т.е. кору и пробковый слой, опушение, размер и форму устьиц, восковой налет и эфирные масла. При электрокультивации эти компоненты препятствуют перемещению заряженных частиц в растении, следовательно, их можно отнести к пассивным сопротивлениям. Второй способ заключается в реактивном сопротивлении клеток растения за счет физиологических реакций в ответ на ЭМП.