Химия высоких энергий, 2024, № 1

Российская академия наук 
ХИМИЯ
ВЫСОКИХ ЭНЕРГИЙ
Том 58    №  1    2024     Январь–Февраль
Основан в январе 1967 г.
Выходит 6 раз в год
ISSN: 0023-1193
Журнал издается под руководством
Отделения химии и наук о материалах РАН
Главный редактор  
В.Ф. Разумов 
Редакционная коллегия:
М.В. Алфимов, С.Б. Бричкин, 
М.Ф. Будыка, C.П. Громов,
Д. Диксон, В.Л. Ермолаев, Б.Г. Ершов, С.Ю. Кетков, 
В.А. Кузьмин, И.К. Леднев, М.Я. Мельников,
В.А. Надточенко, В.Ф. Плюснин, А.В. Пономарев, 
И.В. Рубцов, И.И. Файрушин, В.И. Фельдман, 
С.Л. Хурсан, А.К. Чибисов
Заведующая редакцией М.В. Кузьмина
E-mail: highenergychemistry@yandex.ru,  hech@icp.ac.ru
© Российская академия наук, 2024 
©  
Редколлегия журнала “Химия высоких 
энергий” (составитель), 2024

СОДЕРЖАНИЕ
Том 58, номер 1, 2024
ОБЗОР
Влияние электромагнитных полей на продуктивность семян
Л. С. Шибряева, М. Е. Чаплыгин, Э. В. Жалнин, Н. Д. Блинова, А. Г. Аксенов 
2
ФОТОХИМИЯ
Спектральные и фотохимические свойства супрамолекулярной диады с пиренилэтенилхинолином 
в качестве фотохрома: влияние структуры мостиковой группы
М. Ф. Будыка, В. М. Ли, Т. Н. Гавришова 
19
Фoтoхимические и фотофизические процессы в фотохимиотерапии, поиск новых препаратов
В. А. Кузьмин, Т. Д. Некипелова, Е. Н. Ходот, В. В. Шахматов 
30
Фотосенсибилизирующие свойства производного бета дикетоната дифторида бора
А. Е. Егоров, А. Г. Мирочник, Е. В. Федоренко, Н. А. Любых, А. A. Костюков, 
А. А. Маркова, И. Д. Бурцев, М. Т. Нгуен, В. И. Погонин, Е. А. Зевакин, В. А. Кузьмин 
50
РАДИАЦИОННАЯ ХИМИЯ
Радиолитическое модифицирование полимерного наполнителя для цементных композиций
Е. М. Холодкова, Ю.М. Неволин, А. В. Шапагин, О. Ю. Графов, А. В. Пономарев 
54
Адгезия к монокристаллическому кремнию пленок диазохинонноволачных фоторезистов, 
облученных электронами
С. А. Вабищевич, Н. В. Вабищевич, С. Д. Бринкевич, Д. И. Бринкевич, 
В. С. Просолович, С. Б. Ластовский 
60
Кинетика радиационно-окислительного старения ПЭВП-волокон 
при одновременном протекании деструкции и сшивания макромолекул
А. А. Далинкевич, И. М. Пискарев, Л. В. Фомин, Т. А. Ненашева 
69
ОБЩИЕ ВОПРОСЫ
Исследование роли конформации олигомеров политиофена на их электронные 
и магнитные свойства
В. И. Криничный 
77
 

ХИМИЯ ВЫСОКИХ ЭНЕРГИЙ, 2024, том 58, № 1, с. 2–18
ОБЗОР
УДК 537; 53.06; 53.09;63
ВЛИЯНИЕ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ПОЛЕЙ 
НА ПРОДУКТИВНОСТЬ СЕМЯН
© 2024 г. Л. С. Шибряеваа, b *, М. Е. Чаплыгинb, Э. В. Жалнинb, 
Н. Д. Блинова, b , А. Г. Аксеновb
аИнститут биохимической физики им. Н.М. Эмануэля Российской академии наук, 
ул. Косыгина, д.4, Москва ,119334 Россия 
b Федеральный научный агроинженерный центр ВИМ, 1-й институтский проезд, д. 5, 
Москва, 109428 Россия, 
*E-mail: lyudmila.shibryaeva@yandex.ru
Поступила в редакцию 21.07.2023 г.
После доработки 17.09.2023 г.
Принята к публикации 19.09.2023 г.
Обзор посвящен проблеме воздействия низкочастотных электромагнитных полей на продуктивность 
семян растений. В работе обсуждаются закономерности проявления магнито-биологического эффекта 
при облучении семян, рассмотрены основные законы, лежащие в основе магнито-биологических эффектов, обсуждены причинно-следственные связи между механизмами и параметрами воздействия 
электромагнитных полей на растения с одной стороны и составом минеральных веществ и клеточным 
строением семян с другой стороны. На основании анализа результатов лабораторных испытаний, проводимых на полях и в научных лабораториях по предпосевной обработке семян различных зерновых и 
овощных культур показано, что среди основных факторов, определяющих рост всхожести семян и последующего их развития во взрослую особь, лежит cтpогое соответствие механизма и кинетики энергетического воздействия с энергетической восприимчивостью живым организмом растения на их макромолекулярном и молекулярном уровне. 
Ключевые слова: магнетизм, электромагнитное поле, проращивание семян растений, предпосевная 
стимуляция семян, магнито-биологический эффект, механизмы электромагнитного воздействия. 
DOI: 10.31857/S0023119324010016  EDN: KCUVIL
ВВЕДЕНИЕ
циала растений с одновременным губительным действием на фитопатогены. 
Однако, несмотря на многочисленные исследования, отсутствует достоверная информация о механизме электрофизических воздействий на биологический материал. Среди научного сообщества 
и специалистов агропромышленного комплекса нет 
единого мнения по поводу механизмов действия и 
эффективности обработки биологических систем 
разными видами ЭМП и ЭМИ и даже их применимости на практике. Это вызвано существующими 
противоречиями между взглядами на результаты 
исследований, полученных разными научными направлениями, в разных лабораториях, изучающих 
воздействие магнитных полей. Ситуацию усложняет 
тот факт, что неионизирующие излучения оказывают разное физиологическое воздействие на различные биологические системы, при этом воздействия могут быть как положительными, так и отрицательными. Например, в работах [10–12, 19–23] 
показан различный характер воздействия УФ-радиации на рост, развитие, продуктивность и активНа сегодняшний день во всем мире проведены 
многочисленные исследования по установлению 
влияния электромагнитных полей (ЭМП) и источников излучений (ЭМИ) для стимуляции роста и 
развития растений. Известны работы, имеющие 
пятидесятилетнюю и более позднюю историю, в которых приводятся экспериментальные данные, демонстрирующие действие различных энергетических 
источников: электромагнитных полей [1–4], излучений миллиметрового диапазона [5–7], сверхвысокочастотных (СВЧ) [8, 9], УФ-излучений [10–12], 
коронного электрического разряда [13, 14], ИКизлучений [15, 16], J-излучения [17] импульсного 
электронного пучка [18] на урожайность семян зерновых, овощных, кормовых, и других культур. В этих 
работах показано, что предпосевная обработка семян 
различными физическими методами при оптимальных режимах может повысить жизнеспособность, 
ускорить и интенсифицировать прорастание семян, 
а также повысить продуктивность, что обусловлено 
более полной реализацией биологического потен2

 
ВЛИЯНИЕ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ПОЛЕЙ НА ПРОДУКТИВНОСТЬ СЕМЯН  
3
ЗАКОНЫ, ЛЕЖАЩИЕ В ОСНОВЕ 
МАГНИТОБИОЛОГИЧЕСКИХ ЭФФЕКТОВ 
И ФАКТОРЫ, ОПРЕДЕЛЯЮЩИЕ ИХ 
ПРОЯВЛЕНИЕ
ность эндогенных регуляторов роста растений. В области коротковолновых лучей (254 нм) УФ-радиация 
подавляет рост растений, а средневолновых (313 нм) 
и длинноволновых (365 нм) — ускоряет [12, 21, 23]. 
Существует ярко выраженная “нелинейность” эффектов, т.е. сложный характер зависимости реакции 
биологической системы от величины поглощаемой 
ею энергии [12, 21, 23]. Проявляется разнонаправленность во влиянии малых и больших доз облучения на всхожесть семян, рост и развитие растений, 
при этом эффективность воздействия малыми дозами выше, чем большими [24–27]. 
Научная проблема определения эффективности 
воздействия любого энергетического источника на 
растительные организмы состоит в том, что при 
наличии большого многообразия индивидуальных 
особенностей клеточных структур в организмах, 
подвергаемых воздействию электромагнитных волн 
искусственного происхождения в сельскохозяйственном производстве, отсутствуют достоверные 
сведения и теоретическая концепция, позволяющая 
проектировать аппараты для электротехнологической обработки биосистем с целью стимулирования 
процессов жизнедеятельности, как на начальной 
стадии развития, так и в течение всего жизненного 
цикла. И только применение микропроцессорной 
элементной базы, разрабатываемых устройств электромагнитного воздействия, тщательное исследование связи законов внутри этой базы воздействия на 
биологические и биохимические процессы в клеточных структурах, позволяет определять с высокой 
достоверностью не только значения оптимальных 
параметров проектируемых аппаратов, но и с высокой точностью оценивать результаты их воздействия 
[28–33]. Несмотря на существующие различия в 
проявлении магнитобиологических эффектов, на 
современном этапе внедрение инновационных достижений науки, техники и передовых технологий 
продолжает оставаться необходимым. 
Цель обзора провести анализ основных законов, 
оказывающих влияние на эффективность магнитобиологического воздействия на растения, установить 
причинно-следственные связи между характером 
воздействия электромагнитных полей на растения, 
их роль в проявлении эффективности воздействия 
и откликом растений на него. 
Известны многочисленные научные работы, в которых рассмотрены механизмы физического, химического и биологического воздействия электромагнитными полями (ЭМП) на биологические системы 
и растения. В этих работах обсуждаются законы, 
лежащие в основе магнитобиологических эффектов 
(МБЭ) и факторы, определяющие их механизмы, 
значение и направления [34–39]. 
Согласно существующим на сегодняшний день 
педставлениям основным фактором, обеспечивающим реализацию влияния энергетической обработки на рост и развитие растений, является возникновение “энергетических окон”, в рамках которых параметры падающей энергии на растительную 
систему сочетаются с физиологическим состоянием 
растительной мишени, воспринимающей эту энергию. МБЭ зависят от частотных параметров электромагнитного поля, природы, типа, состояния мишени в растении, ее способности воспринимать 
воздействие энергии электромагнитных полей и излучений той или иной частоты, а также проявлять 
ионную интерференцию по отношению к тепловым 
возмущениям среды [39–46]. 
 Согласно теориям, выдвинутым в работах [34–
36, 40–48], действие магнитного поля проникает 
непосредственно в каждую клетку. В качестве мишени выступают магнитные моменты, присутствующие в биологической или растительной системе 
(спин электрона свободного радикала, ядерный 
магнитный момент, орбитальный магнитный момент, магнитный момент орто-молекул воды, ионов 
Ca2+, Mg2+, К+ и т.п.). Эти мишени становятся “антеннами” внутри ростковых систем, клеток растений, которые могут воспринимать управляющее 
воздействие от внешних электрических, магнитных 
полей и излучений. Природа развития ответной 
реакции растений на воздействие ЭМП двояка. С одной стороны, эта реакция универсальна. С другой 
стороны, в результате воздействия на растения в них 
происходят процессы, начиная с простых биофизических, биохимических реакций и заканчивая сложными адаптационными биологическими явлениями. 
Именно с этим связан разброс результатов, полученных от воздействия ЭМП.
В зависимости от напряженности магнитного 
поля его воздействия на растения могут проявлять 
энергетический, волновой, температурный, информационный характер [38, 41, 42, 49]. В результате 
ХИМИЯ ВЫСОКИХ ЭНЕРГИЙ том 58 № 1 2024

ШИБРЯЕВА и др.
энергетического воздействия могут изменяться скорости реакций и процессов. В результате информационного воздействия происходит изменение в ходе 
и механизме развития растений. 
Исходя из совокупности полученных данных, 
представленных в литературе, в качестве основных 
факторов, определяющих воздействие ЭМП на растения, можно представить: 1) природу ЭМП, механизм энергетического воздействия; 2) природу растения, его внутреннего клеточного строения. 
Наиболее распространенными энергетическими 
источниками, используемыми для обработки сельскохозяйственных растений с целью получения высокого результата от магнитоэффекта, являются 
постоянное СМП, переменное ПМП, комбинированные СМП и ПМП, низкочастотные и высокочастотные магнитные поля. Механизмы воздействия 
для магнитных полей и магнитобиологические эффекты (МБЭ) подразделяются на эффекты от слабых 
и сильных полей. К слабым полям относят поля, 
энергия которых составляет E  <
< 100 мТл, к сильным 
полям — поля с напряженностью E  >
> 1 Тл. Сильные 
МП в отличие от слабых редко вызывают заметные 
биологические эффекты. Большие амплитуды МП 
приводят к бóльшим по величине частот сдвигам 
фаз, не совпадающим по порядку величины с естественными частотами мишеней из ионов и молекул, 
и в результате не влекут нового качества в системе. 
В то же время в низкочастотном диапазоне при 
уровне МП более 1 мТл поля не вызывают ярких 
МБЭ вследствие их выхода за границы возможных 
интерференционных механизмов. Слабое магнитное 
поле не способно контролировать термически возмущенную ионную динамику, имея низкую (Е  <
< kT) 
энергию теплового движения. В таком поле могут 
проявляться механизмы, описывающие реакции 
со свободными радикалами, когда магнитные 
принципы управления имеют не энергетическую, а 
спиновую природу [34, 35]. Необходимым условием 
проявления молекулярных эффектов является наличие хотя бы двух спинов или пары свободных 
радикалов. Радикальные (ион-радикальные) пары, 
локализующиеся в клетках растений, служат мишенями и спиновыми нанореакторами, которые воспринимают воздействие постоянных и переменных 
магнитных полей. В основе магнитоэффектов лежит 
влияние магнитного поля на элементарные 
химические процессы, протекающие с участием этих 
парамагнитных частиц. 
По характеру воздействия, оказываемого энергетическими источниками разной природы, в разных 
растениях, в зависимости от применения разных 
технологических режимов, биологические результаты этих воздействий можно объединить в три механизма:
 
• воздействие на биохимические реакции, определяющие процессы жизнедеятельности растений 
на клеточном уровне, их рост и развитие;
 
• резистентное воздействие на растения — повышение болезнеустойчивости по отношению 
к грибковым, бактериальным заболеваниям;
 
• изменение минерального состава, включая содержание витаминов, крахмальной и сахаридной 
составляющих зерна и т.д., следовательно, воздействие на потребительские вкусовые и пищевые качества растения и сельскохозяйственные 
культуры, сохранность обработанных культур 
при хранении. 
Например, низкочастотное электромагнитное 
воздействие (диапазон частот 1–100 Гц) оказывает 
влияние на всхожесть семян, энергию прорастания, 
скорость роста проростков, корней и других органов 
растения предполагает изменение его морфофизиологических параметров, его биомассы [26, 39, 48]. 
Так, воздействие низкоинтенсивным электромагнитным излучением высокочастотного диапазона 
(ВЧЭМП) на семена зернобобовых культур: люпина 
узколистного (Lupinus angustifolius L.), донника белого (Melilotus albus Desr.), эспарцета песчаного 
(Onobruchis arenaria L.), люцерны посевной (Medicago 
sativa L.), галеги восточной (Galega orientalis L.), занимающих значительную часть посевных площадей 
Белорусского Полесья, приводило к увеличению 
проницаемости покровов и скорости набухания 
семян этих культур, которое обеспечивает рост их 
всхожести и прорастания [50]. Обработка электромагнитным полем сверхвысокой частоты (СВЧ 
ЭМП) зерна яровой мягкой пшеницы в значительной степени влияет на энергию прорастания и всхожесть семян в широких пределах [51].
Второй механизм действия ЭМП состоит в подавлении патогенной макро- и микрофлоры, находящейся в споровидном состоянии на поверхности 
семян. Это происходит в результате химической реакции с озоном, электросинтез которого инициирует, 
например, плазма коронного разряда в воздухе [52]. 
Энергия электромагнитного поля и электрического 
тока коронного разряда, выделяемая в объеме спор, 
производит их термический разогрев, стерилизацию, 
обеззараживание семян, что позволяет осуществлять 
уничтожение микробиоты, тем самым повышая стойкость семян по отношению к грибковым и бактериальным заболеваниям. В качестве объектов резистентного направления исследований были использованы 
ХИМИЯ ВЫСОКИХ ЭНЕРГИЙ том 58 № 1 2024

 
ВЛИЯНИЕ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ПОЛЕЙ НА ПРОДУКТИВНОСТЬ СЕМЯН  
5
системы с простой организацией, например, одноклеточные микроорганизмы: различные штаммы 
дрожжей, бактерий и бактериофагов. В данных работах установлены физиологические и морфологические изменения микроорганизмов, индуцированные низкочастотным электромагнитным излучением. 
Так, в исследованиях, проведенных на культуре 
Xanthomonas campestris, были отмечены флуктуации 
интенсивности синтеза экзополисахаридов и активности развития бактериальной культуры [53]. В работах М.Г. Барышева [54] были найдены параметры 
низкочастотного электромагнитного воздействия 
(диапазон частот 1–20 Гц, напряженность электрической и магнитной компоненты порядка 109 В/м 
и 102 А/м), при которых на клетках Escherichia coli 
наблюдалось практически полное подавление репродуктивной деятельности бактерий. Влияние 
электромагнитного поля на дистиллированную воду 
и микроорганизмы показано в работах [55, 56]. Действие магнитно-импульсной обработки малины сорта 
Геракл, зараженной вирусом TBRV, приводит к ее 
оздоровлению от вирусов in vitro [57]. Данные исследования продемонстрировали, что низкочастотные электромагнитные поля оказывают существенное влияние на жизнедеятельность микроорганизмов, обладают бактериостатическим, а в некоторых случаях и бактерицидным свойствами, что 
позволяет применять ЭМП для бактерицидной обработки семян растений. 
Энергетическая обработка ЭМП, оказывая 
влияние на минеральный состав зерна, может изменять жизнедеятельность клеток растения, выступать в качестве медиатора рецепторов клеток семян, 
“запускающих” внутриклеточные механизмы, приводящие к улучшению их посевных качеств. Обработка зерна пшеницы электромагнитным полем 
изменяет содержание водорастворимых витаминов 
[58, 59].
Известно, при действии магнитных полей на клеточном уровне увеличиваются колебательные движения белковых структур, при этом изменяется скорость 
переноса ионов в клетке растений, что в свою очередь 
оказывает влияние на эпигенетические механизмы 
клеточной активации, запускающие сложные биохимические реакции [1, 4, 29, 33, 34, 36, 58, 59]. В зависимости от длины волны микроволновое воздействие 
может направленно влиять на определенные типы 
химических и физических связей, что позволяет избирательно проводить те или иные реакции. 
Таким образом, воздействие электромагнитных 
полей и излучений на растительные объекты приводит к развитию макроэффектов и микроэффектов. 
К макроэффектам можно отнести визуально наблюдаемые эффекты, такие как: 
 
• ускорение, либо замедление роста растения, его 
биомассы;
 
• изменение морфофизиологических параметров 
растений;
 
• уничтожение бактерий на поверхности семян. 
В качестве примеров макроэффектов следует 
привести ускорение прорастания семян томата [60], 
пшеницы [2, 61] после их обработки стационарным 
магнитным полем различной интенсивности; увеличение скорости роста, изменения морфометрических параметров проростков сахарной свеклы, 
укропа, томата, огурцов вследствие воздействия на 
них переменного электромагнитного поля [1, 2, 
62, 63].
Микроэффекты являются следствием воздействия магнитного поля или излучения на растения 
на уровне живой клетки, что вызывает процессы, 
происходящие во внутренних органах растений, 
приводит к протеканию физических, а также сложных адаптационных биохимических процессов, 
приводящих к следующим морфологическим и 
структурным изменениям:
 
• изменение структуры различных приповерхностных и поверхностных слоев семян растений;
 
• уменьшение плотности, повышение проницаемости семенных покровов;
 
• усиление скорости образования и рост активности гидролитических и окислительно-восстановительных ферментов;
 
• ускорение скорости клеточного деления;
 
• изменениям молекулярного строения клеточных 
мембран;
 
• активация процессов роста и развития клеток.
Макроэффекты и микроэффекты взаимосвязаны 
и взаимозависимы, причем микроэффекты управляют макроэффектами. 
В качестве примера исследования, в котором 
прослеживается связь макро- и микроэффектов 
можно привести работу Н.И. Богатиной [48], посвященную изучению влияния магнитного поля c напряженностью в интервале 2 × 104–1 Э на три фактора роста семян гороха: длину стебля и корня, сухую 
массу и митотический индекс гороха. При этом были 
установлены макроэффекты: достоверное удлинение 
стеблей в полях напряженностью 0.3–0.4 Э; удлинение ростков при Н = 5 × 103 Э, их укорачивание — 
при Н  = 2 × 102 Э. Микроэффекты заключались 
в особенностях развития клеточного строения расХИМИЯ ВЫСОКИХ ЭНЕРГИЙ том 58 № 1 2024

ШИБРЯЕВА и др.
личественных параметров. Качественный параметр 
характеризует направленность воздействия, количественный параметр — величину, на которую происходит изменение того или иного параметра культуры. Последний можно определить как “коэффициент эффективности”.
МЕХАНИЗМЫ ВЛИЯНИЯ 
ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ПОЛЕЙ НА СЕМЕНА 
НА РАННИХ СТАДИЯХ РАЗВИТИЯ 
РАСТЕНИЯ И ФАКТОРЫ, 
ОПРЕДЕЛЯЮЩИЕ МБЭ
тений. При рассмотрении структуры клеток под 
микроскопом, была установлена зависимость количества митозов от величины магнитного поля. 
Изучали зависимость количества митозов (метафаз 
и анафаз) на 100 клетках. Для полей 0.2 Э митотический индекс достигал ~7%, в полях 0.3–0.5 Э этот 
индекс резко снижается вдвое. Анализ митотического индекса корешков под действием магнитного 
поля показал, что основному влиянию подвергаются 
дифференцированные клетки, находящиеся в фазе 
растяжения. Магнитное поле равномерно распределяет хроматин по клетке, оказывает влияние на 
изменение амплитуды и суточного ритма процесса 
клеточного деления, либо на его перераспределение 
между корнями и стеблями. Магнитное поле влияет 
на растяжение клетки, на процессы поглощения 
воды, приводит к изменению в кинетике процессов 
клеточного деления в корнях, в результате действует 
на изменение амплитуды и периодики ритмов роста.
Низкоинтенсивное электромагнитное поле СВЧизлучения, воздействуя на поверхность семян люпина Lupinus angustifolius L. сорта “Першацвет”, 
приводит к увеличению проницаемости покровов 
семян люпина за счет изменения строения алейронового слоя, увеличивает скорость набухания, общую активность амилаз, что обеспечивает макроэффекты: рост всхожести и прорастания семян, 
изменение морфометрических показателей на ранних этапах прорастания [64]. 
Магнитно-импульсная обработка (МИО) зараженной вирусом TBRV малины сорта Геракл с помощью прибора СМИ-5 импульсами с индукцией 
от 7 до 26.4 мТл, при сканировании частотой в диапазоне 3.2–51.2–3.2 Гц и экспозиции от 8 до 48 мин, 
приводит к таким макроэффектам, как обеззараживание поверхности путем уничтожения вирусов, так 
и изменение элементарного состава эксплантов 
малины [57, 65, 66]. В результате действия МИО у 
эксплантатов малины отмечали количественное 
изменение состава химических элементов. Наблюдали увеличение содержания массы кислорода 
(7 мас. %), азота (18%) кремния (180%) и марганца 
(на 211%) при снижении железа (в 5.6 раза) калия 
(на 47%), кальция (50%), натрия (70%) цинка 
(в 3 раза), меди кобальта и никеля (в 2 раза). Содержание элементов нелинейно зависело от длительности воздействия магнитно-импульсной обработки. 
При этом микроэффекты заключаются в изменении 
структуры клеточных мембран и их проницаемости 
для разных ионов [66].
Показатели эффективности действия ЭМП на 
растения основаны на анализе качественных и коПри оценке эффективности энергетического 
воздействия на растительные системы обычно рассматривают несколько индивидуальных показателей, 
каждый из которых характеризует МБЭ на определенном этапе развития растения. При этом, на разных этапах роста растения коэффициенты эффективности МБЭ обусловлены разными механизмами 
энергетического влияния [13, 29, 32, 67–70]. Такими 
этапами являются: стадия онтогенеза, характеризующая всхожесть и энергию прорастания семян; стадия формирования корневой системы, роста и изменения формы корня; стадия развития стеблей и 
листьев, изменения морфофизиологических параметров растения, его биомассы. Например, предпосевная обработка семян на стадии онтогенеза создает 
эффект (параметр эффективности) стимуляции 
прорастания семян, формирования корневой системы в темновом периоде, в зависимости от параметров электромагнитных полей [71–75]. 
На стадии онтогенеза показатель эффективности 
МБЭ принято оценивать как показатель всхожести 
и энергии прорастания семян в процентах по отношению к контрольным необработанным образцам. 
Например, при обработке семян подсолнечника 
сорта “Бузулук” в лаборатории “Проблем природных 
и новых материалов” при ФГБОУ ВПО Кубанского 
государственного университета (Южный научный 
центр РАН), электромагнитным полем низкой частоты (НЧ ЭМП), равной 16 Гц при напряженности 
магнитного поля Н = 400 А/м, и времени воздействия 
t  = 20 мин, всхожесть опытных образцов превысила 
контроль на 18%. Воздействие частотой f  = 22 Гц 
привело к увеличению средних длин корней и ростков до 32 и 10% от контроля соответственно. При 
этом увеличение значения всхожести семян составило 98% при обработке частотой 16 Гц и 83% — 
частотой 22 Гц [39]. При действии на семена подсолнечника сорта “Лакомка” и семена сои сорта 
“Вилана-Элита” магнитным полем напряженностью 
Н  = 100 А/м, при использовании частоты f  = 1кГц 
наибольшего эффекта достигали 26% относительно 
ХИМИЯ ВЫСОКИХ ЭНЕРГИЙ том 58 № 1 2024

 
ВЛИЯНИЕ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ПОЛЕЙ НА ПРОДУКТИВНОСТЬ СЕМЯН  
7
Например, в длинноволновой области (λ > 680 нм) 
обнаружено падение квантового выхода. Обнаружен 
и исследован эффект увеличения квантового выхода 
фотоиндуцированных изменений потенциала покоя 
при освещении двумя монохроматическими лучами. 
Спектр действия эффект по структуре близок 
спектру действия эффекта Эмерсона (зависимость 
роста и развития любого растения от длин получаемых им световых волн). Приведенные результаты 
показывают тесную связь протекающих фотоиндуцированных процессов внутриклеточного метаболизма с пигментной системой растения и в целом с 
процессом фотосинтеза.
Особенности влияния ЭМП на процессы развития корневой системы включают проявление магнитотропизма [78–83], что выражается в виде:
 
• изгибания стебля или корня растения в процессе 
роста под действием постоянного (естественного 
или искусственного) магнитного поля;
 
• зависимости направления роста корневых волосков от полюсов магнитного поля; 
 
• наличия автономного и симбиотического способов адаптации корневых волосков, проявление 
их разнодлинности.
Направление магнитотропизма определяется 
физиологическими особенностями растения и расположением его относительно вектора напряженности магнитного поля. Например, первичный корешок кукурузы при прорастании изгибается в сторону южного магнитного полюса, корешок кресссалата — по направлению градиента магнитного 
поля. Магнитотропизм определяет ориентацию 
корневых систем сельскохозяйственных растений — 
пшеницы, овса, сахарной свеклы, редиса [78–83]. 
На стадии онтогенеза внутренние процессы, протекающие в клеточных структурах семян растений 
под действием ЭМП, осуществляются по макроскопическому и молекулярному механизмам.
Макроскопический механизм имеет место в процессах, протекающих с участием частиц: митохондрий, мембран и т.д. В случае, если эти частицы 
обладают большой анизотропией магнитной восприимчивости, то энергия их взаимодействия с постоянным магнитным полем оказывается сравнимой 
с тепловой энергией (E  ~ kT ). В этом случае частицы 
будут ориентироваться или деформироваться в магнитном поле, что приводит к изменению их свойств 
и реакционной способности. Магнитные эффекты 
такого типа значимы лишь в сильных и долгоживущих магнитных полях. 
Молекулярный механизм сводится к влиянию 
внешнего магнитного поля на скорость химических 
контроля, при использовании f  = 5 кГц на 28%, и 
f  = 10 кГц на 35% [39]. Для семян сои зависимость 
всхожести от времени воздействия ЧМ ЭМП с несущей частотой 1, 5, 10 кГц и модулирующей частотой 15 Гц (напряженность магнитного поля составляла Н  = 100 А/м) максимальная всхожесть семян увеличивалась на 23, 20 и 20% для частоты несущей f  = 1, 5 и 10 кГц соответственно [39]. 
На примере воздействия УФ-облучения показано, что на стадии роста растения скорость формирования стеблей и листьев зависит от эффективности поглощения энергии, ее преобразования 
в стадии биоконверсии [73, 74]. Эффект влияния 
излучения, поступающего к растениям, определяется 
той частью общей энергии солнечного оптического 
излучения, которая потенциально использовалась 
на фотосинтез, формирование и рост растения. 
Как показали экспериментальные данные, низкочастотное, менее 1 кГц, магнитное поле в биологических тканях действует на мишени атомно-молекулярного масштаба, на структурные составляющие клетки. С одной стороны, механизм МБЭ 
зависит от природы растения и параметров электромагнитного поля. С другой стороны, высокая 
чувствительность семян растений к воздействию НЧ 
ЭМП связана со способностью магнитного поля 
оказывать влияние на метаболизм растений.
Как было показано в работах [67, 73–77] основными процессами жизнедеятельности растений, в 
которых проявляются магнитные эффекты, является 
синтез главных энергоносителей в клетках — АТФ 
и ДНК. В растениях эти процессы представляют 
анаболические реакции в метаболизме. При облучении семян внешнее магнитное поле, накладываясь на собственные магнитные моменты прецессирующих спинов электрона, свободного радикала, 
на ядерный магнитный момент, орбитальный магнитный момент, локализованные в клетке растения, 
изменяет ориентацию спинов и, в результате, оказывает влияние на механизм и константы скоростей 
химических реакций, приводят к реализации химических стадий биохимических процессов.
Параметры магнитных полей определяют эффективность как положительного, так и отрицательного 
действия на развитие и рост растений. Внешний 
поток энергии электромагнитного поля может вызвать изменение алгоритма процессов жизнедеятельности растений в случае, когда действие поля 
накладывается на эндогенные ритмы растительных 
объектов, что, в зависимости от условий и характера 
воздействия, может привести как к стимуляции их 
роста, так и к его угнетению.
ХИМИЯ ВЫСОКИХ ЭНЕРГИЙ том 58 № 1 2024

ШИБРЯЕВА и др.
в воде, лежащих в этом диапазоне. Большинство 
биополимеров функционируют в водной среде, взаимодействие составляющих их мономеров определяет 
пространственную конфигурацию макромолекул. 
В связи с этим эффекты изменения структуры воды 
вблизи молекул растворенных веществ существенным образом будут отражаться на конфигурации макромолекул, в процессах активного транспорта крупных молекул через мембрану посредством 
пермиаз, или ионов через мембрану [85–88]. Это 
значит, что молекулы и ионы проходят через мембрану с различной скоростью. Это свойство определяет плазматическую мембрану как осмотический 
барьер. Максимальной проникающей способностью 
обладают неполярные простые вещества, например, 
азот, кислород; значительно медленнее проходят 
сквозь мембрану полярные частицы, такие, как вода, 
и практически не проходят заряженные частицы — 
ионы. Транспорт веществ через мембрану клетки 
осуществляется диффузией через липидный бислой, 
или посредством двух классов мембранных белков — 
переносчиков или каналов. Транспорт с помощью 
переносчиков может быть пассивным или активным 
[89]. В последнем случае требуется источник дополнительной энергии.
Таким образом, энергетически восприимчивыми 
для семян сельскохозяйственных культур являются 
именно физические процессы. Эти процессы сопровождают жизнедеятельность клетки, обусловленную диффузионными факторами, процессами 
переноса зарядов, воды и минеральных веществ, 
растворенных в клетке, через клеточные мембраны. 
Например, в работе [90] на основании анализа результатов исследования влияния магнитного поля 
на транспорт ионов в клетке растений, установлена 
взаимосвязь изменения концентрации ионов 
в клетке с параметрами магнитного поля, а также 
определено влияние характеристик магнитного поля 
на скорость диффузии минеральных элементов и 
воды. Если между растворами с различной 
концентрацией ионов разместить мембрану, то 
возникает диффузионный потенциал, величину 
которого определяют по уравнению Гендерсона:
i
i
1
1
2
2
1
1
i
i
i
i
i
i
RT U
V
U
V
U
V
U
V
U
V
U
V
(
)
(
)
(
) ln
,
(
)




 




1
1
2
2
2
2
Ф
F
процессов, в которых зарождаются и участвуют радикалы, ион-радикалы, парамагнитные частицы. 
Этот механизм является более действенным, вносящим бóльший вклад в магнитные эффекты 
[ 
34–38].
Установлено, что стимулирование семян повышает электропроводность растительных тканей на 
10–14% и улучшает ионообменные реакции, усиливает проницаемость биологических мембран, водопоглощение и резервные возможности семян к самозащите. Это впоследствии способствует усилению 
синтетических процессов растений, улучшая посевные качества семян (энергию прорастания, полевую 
всхожесть). При этом увеличивается площадь листовой поверхности, кустистость и болезнеустойчивость растений. 
Исследования закономерностей воздействия 
ЭПМ сверхнизкой частоты на семена пшеницы и 
кукурузы показали, что в первые часы набухания 
семян наблюдается высвобождение эстераз и изменение рН. В период образования корней происходит 
стимуляция их роста. На поздних сроках ЭМП 
влияет лишь на проростки. Непрерывная обработка 
ЭМП в течение нескольких суток приводит к торможению роста проростков и общему снижению 
всхожести семян. Эти результаты объяснены за счет 
воздействия поля на высвобождение белков, влияющих на стадии реализации генетической программы.
При рассмотрении вероятных механизмов воздействия ЭМП на биологические системы исходят 
из того, что одними из наиболее чувствительных 
к внешним воздействиям процессов являются переходы различных белков в клетках, в частности 
периферических, из связанного на мембранах состояния в водную среду. Подобные однонаправленные процессы происходят на определенных стадиях 
выхода семян из состояния покоя. Такие переходы 
белков из-за роста числа степеней свободы для белковых групп в водной среде и соответственно энтропии системы должны быть связаны с малым 
изменением свободной энергии. Они могут быть 
вызваны чувствительными к влиянию ЭМП локальными изменениями рН или ионной силы, или концентрации ионов Са2+. Причем данные моделирования показывают, что эффекты ЭМП в области 
низких частот (от 0.1 до 100 Гц) могут быть существенно усилены за счет нелинейных процессов 
в примембранном слое [84, 85]. Одной из возможных 
причин неадекватного ответа биологических объектов на действие слабого ЭМП низких частот может 
быть наличие собственных колебаний проводимости 
где R — универсальная газовая постоянная, 
Дж/(моль К); T — температура раствора, К; F — 
число Фарадея, Кл/моль.
Под действием магнитного поля возрастает ток, 
который проходит через клеточную мембрану растения. Сила тока зависит от диффузионного потенХИМИЯ ВЫСОКИХ ЭНЕРГИЙ том 58 № 1 2024