В данной статье исследуется актуальная проблема влияния звуковых волн различной частоты на рост и развитие растений. Экспериментально доказано, что звук является значимым экологическим фактором, а его воздействие зависит от частотных характеристик. Для оценки состояния растений использовался не только традиционный метод визуального наблюдения и измерения линейного прироста, но и современный инструментальный метод — виброизображение, позволяющий оценить микродвижения живой системы. Данная работа может иметь практическое значение для оптимизации условий выращивания растений в сельском хозяйстве и комнатном растениеводстве.

Ключевые слова: растения, звук, акустические волны, частота, классическая музыка, рок-музыка, нут, рост растений, виброизображение, VibraImage.

Введение

Растительные организмы, ведя прикреплённый образ жизни, вынуждены адаптироваться ко многочисленным факторам внешней среды, среди которых свет, вода, температура, влажность воздуха и почвы традиционно считаются основными. Однако в современном мире, насыщенном техношумом, всё более актуальным становится вопрос о влиянии на живые организмы такого фактора, как акустические колебания. Звук, по своей физической природе являющийся механической волной, способен оказывать как стимулирующее, так и угнетающее воздействие на биологические процессы [2,4].

Известны многочисленные наблюдения и научные эксперименты, указывающие на реакцию растений на музыку. Классическим примером является опыт американского фермера Дана Карлсона, который, по сообщениям СМИ, вырастил гигантский страстоцвет, ежедневно проигрывая ему произведения Баха и Вивальди [1]. С физической точки зрения, музыка представляет собой комплекс звуковых волн с определённой частотой, амплитудой и длительностью. Частота колебаний (измеряемая в герцах) определяет высоту тона, а амплитуда — его громкость. Предполагается, что гармоничные, низко- и среднечастотные колебания (например, в классической музыке) могут благоприятно влиять на клеточный метаболизм и процессы деления, в то время как дисгармоничные высокочастотные звуки (тяжёлый рок) — угнетать их.

Цель исследования: Экспериментально проверить гипотезу о влиянии звуков различного частотного диапазона на скорость прорастания семян и рост растений нута, а также оценить их функциональное состояние с помощью метода виброизображения.

Задачи исследования:

1. Изучить научную литературу и доступные источники по теме влияния звука на растения.

2. Провести эксперимент по проращиванию семян нута в трёх различных акустических условиях: под воздействием классической музыки, рок-музыки и в тишине.

3. Провести визуальные наблюдения и измерения линейного прироста растений, провести анализ функционального состояния растений с помощью программно-аппаратного комплекса VibraImage.

4. Проанализировать полученные данные и сформулировать выводы.

Материалы и методы

Объект исследования: семена нута, или турецкого гороха.

Методика проведения эксперимента:

1. Семена нута были замочены в воде на 12 часов для набухания и запуска процесса прорастания.

2. Проросшие семена были высажены в три одинаковых горшка с универсальным грунтом.

3. Горшки были помещены в идентичные условия освещённости и температуры.

4. Полив осуществлялся регулярно и одинаково для всех групп, во избежание пересыхания или переувлажнения почвы.

5. На протяжении 24 дней на группы растений оказывалось акустическое воздействие по 2 часа в день:

– Группа 1 (Опытная 1): воздействие классической музыки с преобладающей частотой 3–5 кГц.

– Группа 2 (Опытная 2): воздействие рок-музыки (тяжёлый рок) с преобладающей частотой 8–10 кГц.

– Группа 3 (Контрольная): развитие в условиях естественного фонового шума (тишина).

6. Ежедневно проводились визуальные наблюдения и замеры высоты растений.

7. На заключительном этапе эксперимента для оценки скрытого состояния растений был применён метод виброизображения с помощью программно-аппаратного комплекса VibraImage [3]. Данный метод позволяет улавливать микродвижения живых систем и визуализировать их в виде цветового поля, где каждый цвет соответствует определённому состоянию: синий и фиолетовый — покой и умиротворение, зелёный — спокойное состояние, жёлтый — неопределённость, красный — агрессия или стресс. Анализировались такие параметры, как плотность изображения (сила растения), наличие разрывов (нарушение целостности) и размер (стабильность физиологического состояния).

Результаты и их обсуждение

По результатам 24-дневного наблюдения был зафиксирован линейный прирост растений:

– Контрольная группа (тишина): средняя высота растений составила 20 см.

– Группа с классической музыкой: средняя высота растений составила 20 см.

– Группа с рок-музыкой: средняя высота растений составила 10 см.

Визуальные наблюдения показали, что растения в контрольной группе и группе с классической музыкой развивались активно, имели крепкие стебли и насыщенную зелёную окраску. Растения, подвергавшиеся воздействию рок-музыки, значительно отставали в росте, были более слабыми и менее развитыми.

Для более глубокого анализа было проведено виброизображение растений из каждой группы.

Рис. 1

Рис. 2

Рис. 3

Виброизображение нута в опытной и контрольной группах

На изображении нута без воздействия музыкой преобладают фиолетовые и синие цвета, что свидетельствует о спокойном состоянии растения. Виброизображение плотное, без видимых разрывов и выбросов, что указывает на высокую силу и целостность живой системы.

На рисунке 2 виброизображение нута под воздействием классической музыкой) наблюдается картина, схожая с контрольной группой, однако отмечаются небольшие участки зелёного и голубого цвета, что может говорить о лёгком возбуждении системы. Плотность изображения ниже.

На рисунке 3 виброизображение нута под воздействием рок-музыки показано преобладание зелёные тона, что указывает на неспокойное, несколько напряжённое состояние растения. Также наблюдаются явные разрывы в структуре изображения и «выбросы» — это зоны нестабильности. Плотность виброизображения самая низкая из трёх групп, что интерпретируется как снижение жизненной силы растения. Полученные данные виброизображения полностью коррелируют с результатами визуальных наблюдений и замеров.

Таким образом, на основании проведённого исследования можно сделать следующие выводы:

1. Звук является значимым экологическим фактором, способным оказывать как негативное, так и нейтральное влияние на рост и развитие растений нута.

2. Акустические волны высокочастотного диапазона (7–10 кГц), характерные для рок-музыки, оказывают угнетающее воздействие на процессы прорастания и роста, что выражается в значительном отставании в линейном приросте и нарушении общего состояния растения.

3. Классическая музыка с частотным диапазоном 3–5 кГц не оказала значительного стимулирующего воздействия по сравнению с контрольной группой, развивавшейся в тишине.

4. Наиболее благоприятным условием для развития нута в рамках данного эксперимента является отсутствие направленного звукового воздействия (тишина).

5. Метод виброизображения — инструмент для оценки функционального состояния растений, позволяющий выявить скрытый стресс и нарушения целостности системы, не всегда очевидные при визуальном наблюдении.

Заключение

Проведённое исследование подтверждает гипотезу о том, что звук влияет на растения. Однако вопреки распространённому мнению, классическая музыка не ускорила рост растений по сравнению с контрольной группой, в то время как рок-музыка оказала явное негативное влияние. Это позволяет предположить, что для растений важен не столько «жанр» музыки, сколько её физические параметры — частота и амплитуда звуковых волн. Полученные результаты могут быть полезны для создания оптимальных условий при выращивании растений в теплицах и сельскохозяйственных предприятиях, расположенных вблизи источников техношума. Перспективой дальнейшего исследования может быть изучение влияния более специфических звуковых частот, а также механизмов восприятия звука на клеточном уровне.

Литература:

1. Карлсон Д. Опыт по выращиванию растений с использованием музыки // Наука и жизнь. — 1980. — № 3. — С. 45–47.

2. Мантрова Э. Н. Влияние музыки на рост и развитие растений // Биология в школе. — 2005. — № 4. — С. 12–15.

3. Метод виброизображения в оценке состояния биологических объектов / Под ред. И. В. Вахромеева. — М.: Наука, 2018. — 154 с.

4. Чижевский А. Л. Земное эхо солнечных бурь. — М.: Мысль, 1976. — 367 с.