GDK: 232.318-{)15.25 (043.2) Visokofrekvenčna elektrofotografija in vitalnost semen High Frequency Electric Photography and Vitality of Seeds Matjaž ČATER' Izvleček M. č.: Visokofrekvenčna elektrofotografija in vitalnost semen. Gozdarski vestnik št. 1/1995. V slovenščini, cit. lit. 1 O Vitalnost semen se preizkuša na različne nači­ ne. Negativna stran skoraj vseh metod je, da trajajo najmanj dva dni, semena pa so po takšnih preizkusih mrtva. Ugotavljanje vitalnosti semen z visokofrekvenčno elektrofotografijo je hitro in se- men ne poškoduje. Semena bukve (Fagus sylvatica L.) in gorskega javorja (Acer pseudoplatanus L.) so bila izpostav- ljena elektromagnetnemu polju visoke frekvence za krajši čas in fotografirana. Na fotografijah se vidi ojačan elektromagnetni potencial živih se- men. Primerjava vitalnosti semen preizkušanih s to metodo in normalno uporabljanim biokemijskim preizkusom vitalnosti s tetrazolom {TTC), kjer pride do obarvanja živih embriov, je dala skladne rezultate. Metoda z elektrofotografijo ima pred biokemijsko metodo prednosti predvsem v hitro- sti, ceni in semenih, ki ostanejo živa. Ključne besede: seme, vitalnost semena, vi- sokofrekvenčna elektrofotografija. 1. UVOD 1. INTRODUCTION Shranjevanje semen gozdnega drevja je namenjeno vzgoji sadik v letih, ko ni obro- da, zaščiti genetske pestrosti in preventivni zaščiti pred morebitnimi katastrofami; za- radi takih dogajanj je naravno pomlajevanje oteženo ali celo nemogoče in tedaj pride do izraza shranjeno seme avtohtone prove- nience. V gozdnem semenarstvu se za ugotavlja- nje in določanje vitalnosti semen uporab- ljajo različni načini in metode. Najbolj so v uporabi biokemijske metode, ki veljajo za zelo zanesljive. Vitalnost lahko preizku- šamo z mehanskimi in radiografskimi preiz- kusi ter s klasičnim preizkusom v kalilniku. Seveda so preizkusi specifični, prilagojeni * M. č., dipl. inž. gozd., Gozdarski inštitut Slovenije, Večna pot 2, 61000 Ljubljana, SLO 36 GozdV 53, 1995 Synopsis M. č.: High Frequency Electric Photography and Vitality of Seeds. Gozdarski vestnik No. 1/1995. ln Slovene, lit. quot. 10 The vitality of seeds is tested by various met- hods. The negative side of almost all methods used is that they last at least two days and seeds are destroyed after passing the test. The vitality of seeds can also be tested very quickly by using high frequency electrophotography, which doesnt damage the seeds. The seeds of common beech (Fagus sylvatica L.) and sycamore (Acer pseudoplatanus L.) were exposed to a high frequency electromagnetic field for a short time and photographed. On the photo- graphs obtained the amplified electromagnetic potential of live seeds. A comparison of the vitality of seeds using this method with normally used biochemical tetrasol method {TTC), where live embryos are stained, showed similar results. The advantage of the high frequency elektrophoto- graphy method is in the speed, low price and live seeds after passing the test. Key words: seed, vitality of speed, high fre- quency electrophotography. zahtevam vsake drevesne vrste, tako da so danes postopki standardiziran·i. Po vsa- kem od do danes uporabljanih preizkusov je seme po preizkušanju mrtvo, razen pri uporabi kalilnika, za kar potrebujemo daljši čas z upoštevanjem dormantnosti pri posa- meznih vrstah. Vitalnost izražamo z dele- žem živih semen od celotnega števila obravnavanega semenja. Ugotavljanje vitalnosti semen z visokofre- kvenčno elektrofotografijo daje možnost preverjanja na hitrejši način. Seme izposta- vimo elektromagnetnemu polju za krajši čas. Na fotografijah se vidi ojačan elektro- magnetni potencial živega semena. Po preizkusu ostane seme živo; možno je tudi zasledovanje upada vitalnosti po določe­ nem času na istih semenih, kar je zanimivo za drevesnice, in določitev dopustnega časa shranjevanja semen. Metoda se je že pokazala za uspešno pri ugotavljanju vital- nosti semen koruze (6). Il il iii~ ; / H ; 1 LI . :_:_·ji ! i 1 Visokofrekvenčna eleklrofotografija in vitalnost semen V botaničnem pogledu izraz seme ni najbolj ustrezen (gre za plod ...: seme s soplodjem), vendar ga zaradi ustaljenosti rabe v nadalnjem besedilu tudi sam uporab- ljam. 2. VISOKOFREKVENČNA ELEKTROFOTOGRAFIJA 2. HIGH FREQUENCY ELECTRIC PHOTOGRAPHY Pojem visokofrekvenčne elektrofotogra- fije je v svetu bolj poznan pod imenom Kirlianova fotografija in vzbuja zanimanje predvsem med ljudmi, ki vidijo v tej tehniki edinstven način opazovanja energetskih polj, povezanih samo z živim. O tej tehniki obstaja mnogo teorij in predpostavk, vendar vpliva na rezultate mnogo dejavnikov, za- radi česar je rezultate težko kvantificirati. Z elektrotehniškega zornega kota gre za električne izpraznitve v plinih, imenovane razelektritve (8). Med dvema elektrodama ustvarimo močno elektromagnetno polje, zaradi ionizacije postanejo plini električno prevodni. Molekule prehajajo iz višjih v nižja energetska stanja in pri tem emitirajo fotone znatnih energij. Nastajajo sledi, ime- novane streamerji, ki so vidne s prostim očesom in označujejo robove elektronskih plazov. Pojav je podoben elektroobločnemu varjenju, ker gre za obliko pulsirajoče raze- ·lektritve. če postavimo v omenjeno polje objekt, v našem primeru seme, se glede na nje- gove lastnosti pri razelektritvi okrog robov pojavi značilen obroč, imenovan korena, saj oblika spominja na krono (lat. coro na). V naravi se pojavlja ko rona med nevih-. tami na konicah strelovodov, jambo rov ladij, ob konicah letal in v gorah z videzom svetlečih sijev ali trakov. Pojav je poznan pod imenom Elijev ogenj. Med pojave raze- lektritve spada tudi polarni sij. Začetki uporabe visokofrekvenčne elek- trofotografije v medicini segajo v leto 1908. V eni od londonskih bolnišnic je Valter Killner uporabljal elektrofotografijo v diag- nostične namene in iz oblike, barve in velikosti razelektritve diagnosticiral stanje bolnikov. Trdil je, da se pojavijo spremembe v razelektritvi prej, kot zunanji simptomi bolezni. V svetu so bile v letih 1968, 1972 in 1973 organizirane znanstvene konference, kjer so obravnavali elektrofotografijo in njene aplikacije. V Združenih državah so leta 1989 na univerzi Lehigh izdelali način za ugotavljanje sprememb in poškodb v struk- turi materiala. Metoda je hitra, poceni in dosega natančnost določanja nepravilnosti z NMR (z nuklearno magnetno resonanco). Nepravilnost materiala se kaže v spre- membi razelektritve, uporabnost pa v odkri- vanju mikrorazpok na letalih in ladjah (4). Zanimivih odkritij v zvezi z elektrofotogra- fijo je še veliko, kljub dejstvom pa velja, da je dobro tovrstne rezultate in izsledke razi- skav obravnavati z dobršnjo mero kritično­ sti. Na razelektritev vpliva namreč množica dejavnikov, kot na primer frekvenca apara- ta, zračni tlak, temperatura prostora, zračna vlaga, stanje fotografiranega objekta in omrežna napetost, na fotografije pa poleg omenjenih še čas ekspozicije in čas, ko so fotografije v postopku razvijanja. Majhne in na videz nepomembne razlike lahko prika- žejo naravnost senzacionalne zaključke, ki jih je zaradi množice dejavnikov velikokrat nemogoče ponoviti. 2.1. Fotografiranje semen 2.1. Photographing of seeds Visokofrekvenčni aparat je izdelek Danila Ogrinca iz Slovenske Bistrice in je namizne izvedbe. Opazujemo lahko razelektritve objektov v mejah dimenzij 20 cm x 25 cm. Nastavljivi sta frekvenca in čas ekspozicije. Za opazovanje je potrebno spojiti objekt s premično elektrodo, kot kaže skica 1. Če namestimo pod objekt opazovanja optično občutljiv material (film), ta zazna razelektritev, ki jo lahko ovrednoti mo. Foto- grafiramo lahko na dva načina: a) pod objekt namestimo film, z občutljivo emulzijo obrnjen navzgor. Po fotografiranju film razvijemo in napravimo fotografije, ki so realna, pozitivna fotografija razelektritve; b) pod objekt namestimo foto papir, ki ga po fotografiranju razvijemo. Rezultat je ne- gativ, ki ga je največkrat laže vrednotiti; Gozdv 53, 1995 37 Visokolrekvenčna elektrolotogralija in vitalnost semen Za preizkus vitalnosti je bilo fotografiranih f20 bukovih semen (Fagus sylvatica L.) in 120 semen gorskega javorja (Acer pseudo- platanus L.). Naenkrat je bilo mogoče foto- grafirati le eno seme. Rezultate fotografira- nih semen smo vzporedili z rezultati bioke- mijskega preizkusa vitalnosti s tetrazolom na istih semenih, ki v postopku obarva vitalne dele semen rdeče. Sledilo je fotogra- firanje večjega vzorca javorjevih semen (200 semen) in vzporejanje fotografij z rezultati kalitve istih semen. Fotografije so bile napravljene po postopku s foto papir- jem tako, da so bili rezultati vidni takoj. Delo je potekalo v temnici; po ekspoziciji razelek- tritve je bilo potrebno potopiti foto papir v razvijalec za natanko določen čas in nato v fiksir, po tem pa spirati s tekočo vodo. Postopek je enak izdelavi črno belih foto- grafij, potreben material je mogoče dobiti v vsaki trgovini s foto materialom. Ker vpliva na razelektritev množica dejavnikov, so bila semena posneta v serijah po dvajset semen v kolikor mogoče enotnih pogojih. Za vrednotenje fotografij je bil izbran koeficient vitalnosti f, razmerje med po- vršino semena in celotno površino korene, tako da so bili rezultati med seboj primerljivi (skica 2). Omenjeno razmerje je v primeru vitalnih semen nižje, saj pripada večji delež koroni, kot semenu. Velja tudi obratno; v primeru nevitalnih semen je razmerje višje. Za vsako serijo je bil določen mejni interval, ki je ločil vitalna semena od nevitalnih. Predpostavljal sem, da je negativna vred- nost testa s tetrazolom in višja vrednost koeficienta f znak za nevitalno seme. Vzorec semen je bil naključen, dobljen v semenarni Semesadike Mengeš, fotografi- ranje in poskus s kalitvijo pa je bil v celoti opravljen v Gozdarskem Inštitutu Slovenije. 3. REZULTATI 3. RESULTS Vzporejanje koeficienta vitalnosti, doblje- nega po fotografiranju semen in po kemij- skem preizkusu vitalnosti s tetrazolom, je pokazalo v primeru bukovih semen 98 %, v primeru javorjevih semen pa 97% ujema- nje. Nevitalna semena so imela manjšo koreno in zato nižji koeficient vitalnosti zaradi večjega relativnega deleža semena. Skica 1. Shematski prikaz fotografiranja objekta Figure 1. Schematic Presentation of Photographing an Object elektro da 1 efectrode objekt 1 object pleksi steklo 1 perspex film/film dielektrik 1 dielectric VF fotoaparat 1 HF camera 220V 50 Hz Skica 2. Razmerje površin korone in semena kot koeficient vitalnosti f Figure 2. The Ratio between the Crown and Seed Area as a Coefflcient of Vitality t 38 GozdV 53, 1995 P1 površina korone 1 crown area P2 površina semena 1 seed area f ~ P2 : (P1 + P,) x 100 1 :! \ 1 i Visokolrekvenčna elektrofotograflja in vitalnost semen Na razliko so najverjetneje vplivali VISJI elektrokemijski in elektromagnetni poten- ciali, ki so v neživih semenih manj izraziti ali jih sploh ni. Vsi življenjski procesi so povezani z elektrokemijskim potencialom membran na nivoju celice, zato lahko ute- meljeno trdimo, da s fotografiranjem raze- lektritve zaznamo življenjski potencial se- mena. Mejni interval je bil spremenljiv, zato je bilo mogoče primerjati le semena znotraj posameznih serij. Fotografija prikazuje živo in mrtvo bukovo seme ter elektrofotografiji istih semen, ki sta bili napravljeni pred kemijskim preizkusom. Razliki sta očitni. Vzrok za neskladje v rezultatih lahko morda iščemo v dejavnikih, ki jih ni bilo mogoče ovrednotiti ali nanje vplivati npr. zračni tlak, nihanje omrežne napetosti, ko- ličina ozona itd. Kjub 5% neskladju lahko rečemo, daje ujemanje metod zelo visoko. Vzporejanje rezultatov elektrofotografij in kalivosti javorjevih semen je pokazalo 95% ujemanje. Predvideval sem, da so bili vzroki za neskladje rezultatov isti, kot pri preizku- šanju vitalnosti semen. Primerjava elektrofotografij in klasičnega te- sta vitalnosti (ITC) pri vitalnem in nevitalnem bukovem semenu A Comparison of Electric Photographs and Clas- sical Vitality Test (TTC) with a Vital and Nonvita/ Beech Seed 4. RAZPRAVA 4. DISCUSSION Poskus je dokazal, da je način preizkuša- nja vitalnosti semen z visokofrekvenčno elektrofotografijo uspešen, saj se ujema s kemijsko metodo preizkušanja vitalnosti s tetrazolom (TTC), ki velja za najsodobnej- šo. Pred slednjo ima test z elektrofotografijo naslednje prednosti: metoda je ponovljiva z istimi sem eni, kar omogoča zasledovanje upadanja vitalnosti semen; · semena ostanejo po preizkusu živa in nepoškodovana, kar omogoča vzporeja- nje z rezultati kakšnega drugega preizkusa vitalnosti; · metoda je nekajkrat hitrejša in cenej- ša, preizkus ni vezan na uporabo dragih kemikalij; · dodatno tretiranje semen, kot na pri- mer namakanje in segrevanje v termostatu, ni potrebno; · fotografije so trajne, rezultati so vidni takoj. Zaradi tehnične izvedbe je mogoče foto- grafirati naenkrat le eno seme, ki se prilega površini aparata z eno ravno ploskvijo. Vseh semen, žal, ni mogoče fotografirati - zaradi velikega osnovnega potenciala apa- . rata, tudi mejni interval ni absoluten, vendar je stalen znotraj posamezne serije. Fre- kvenca delovanja aparata je po navedbah v tuji literaturi veliko višja (30000s-1), kot pa frekvenca, s katero so bile napravljene fotografije (1500s-1 -3000 s-1). Menim, da so naštete pomanjkljivosti tehnično rešljive, s čemer bi lahko povečali enostavnost in uporabnost te metode. 5. ZAKLJUČEK 5. CONCLUSION Uporaba visokofrekvenčne elektrofoto- grafije je v naravoslovju in dejavnostih, kot je gozdarstvo, šele začeta. Ugotavljanje vitalnosti semen je lahko le eden izmed načinov, s katerim bi se lahko olajšal ali poenostavil dosedanji način dela. Seveda bo potrebno iz procesa izločiti moteče de- javnike. Metodo bi morda lahko s pridom uporabili tudi pri ugotavljanju vitalnosti obo- lelega drevja, saj zazna razelektritev proce- se, ki šele čez čas preidejo v očitno fizično opaznost, takrat pa je za uspešno ukrepa- nje že prepozno. če se bodo izkazala Gozd V 53, 1995 39 VisokofrekVenčna elektrofotografija. in vitalnost semen predvidevanja nekaterih znanstvenikov za pravilna, se obeta elektrofotograliji širša uporabnost. LITERATURA LITERATURE 1. Boyers, O. G., Tiller, W. A., 1973, Gorana discharge photography, Journal of applied phy- sics, Vol.44 No. 7, July 1973 2. čater, M., 1994, Diplomsko delo, Bioteh. fakulteta, add. za gozdarstvo, Ljubljana Foto: Edo Kozorog 40 Gozd V 53, 1995 3. Johnson, K., 1977, The living aura, Haw- thorn books, New York 4. Lerner, E., 1989, Kirlian photos find hidden flaws, Circle reader, New York 5. Lebar, M., 1975, Diplomsko delo, fakulteta za elektrotehniko, Ljubljana 6. Pliberšek, T., 1990, Diplomsko delo, Višja agronomska šola, Maribor 7. Stilhmer, R.,1990, Kirlian-fotografie, NatCJr- liche Heilkr3fte, Lingen verlag, K61n 8. Tehnička enciklopedija, 1969, 3. zvezek, Jugos!. leksikogr. zavod. Zagreb 9. Tiller, W., 1974, Are psychoenergetic pictu- res possible?, New scientist, 25. 4.1974 10. Wood, B., 1984, The healing power of colour, The Aquarian press, Northamptonshire