Study of electrophysiological indicators of the condition and behavior of plants has become more important in the development of farming activities and the search for effective ways to improve the productivity of crops. The influence of external light on the adaptive ability of corn leaf cells to rhythmic cold stimulation was determined experimentally. The method of rhythmic cold stimulation is not adequate for the studied plants, but its application allows us to evaluate the stability of plant cells to external stimuli. The method consists in repeating irritation during the time period of less duration than the relative refractory phase, which causes a response of less than the previous amplitude. Because of this in the system there is a negative feedback that leads to stabilization of the amplitude of biopotentials that are registered. Rhythmic cold stimulation was applied to the leaf with the help of a quick-response thermostimulator. Rhythm cold stimuli and settings of pulses were set by computer software. Cooling temperature was controlled using miniature differential thermocouple. Potentials of the leaf surface was diverted by an unpolarized macroelectrode and after a preamplifier fed to the input of the USB oscilloscope connected to the computer. Analysis of the results of experiments was performed using automated developed software. As a result, we experimentally established that rhythmic stimulation of leaves by cold leads to stabilization of responding potential. The level of stabilization depends on the frequency of cold stimuli and describes the adaptive properties of the system causing the biopotential. We found that the absence of photosynthesis when there is a deficit outdoor lighting leads to a significant increase in the average level of stabilized responses, indicating increased stability of the system to external influences. The maximum of this increase fell on the fourth day. This increase is likely to be due to the restructuring of functional ion transport through cell membranes, generating potentials registered. In the interval 4-9th days there was a significant decrease in stabilization, probably due to adaptation of plant cells to a lack of light, or depletion of ATP, which provides the active transport of ions across the cell membrane.

Досліджено біоелектричні реакції рослин за дії фотостимуляції за різних значень інтенсивності стимулів та довжин хвилі, що супроводжує процес світлової фази фотосинтезу. Запропоновано універсальну схему реєстрації біопотенціалів, яка дозволяє проводити експериментальні дослідження впливу світлових подразників на рослину. У цьому процесі було виключено дію будь-яких інших подразників і теплових факторів. Як фотостимулятор обрано світлові хвилі білого та червоного світла із довжиною хвилі 690 нм. Інтенсивність стимуляції змінювали від 150 до 450 Лк. Показано залежність параметрів потенціалів від внутрішньоклітинних процесів фотосинтезу, що відбуваються у клітині. Світлова фаза фотосинтезу супроводжується значними коливаннями електричного потенціалу мембрани хлоропластів. Також установлено, що біоелектрична реакція листя рослини кількісно відрізняється для світла різних спектральних діапазонів, але якісна закономірність залишається незмінною, що показано на дослідженні біоелектричних відповідей листя під час дії світла в червоному спектрі. Запропоновано пояснення виникнення додаткової деполяризаційної фази біопотенціалів рослин, що виникають під час розвитку темнових репараційних процесів фотосинтезу. На базі отриманих експериментальних даних визначено кількісні та якісні характеристики біопотенціалів рослини на фотоподразники та пояснено роль внутрішньоклітинних процесів у генерації цих відповідей.

Розроблено апаратно-програмний комплекс автоматизованої системи реєстрації біоелектричних потенціалів на базі USB-пристрою з подальшою обробкою оцифрованих сигналів на ПК. Запропоновано універсальну схему реєстрації біопотенціалів, яка дозволяє проводити експериментальні дослідження як в умовах окремого впливу на досліджуваний об’єкт холодової, теплової, фото- та електростимуляції, так і в умовах різноманітних комбінацій вказаних впливів. Клієнтська частина програми забезпечує візуалізацію, кількісний аналіз і збереження отриманих результатів у базі даних. Засобами комплексної автоматизованої системи зафіксовано біоелектричні потенціали листя кукурудзи у відповідь на теплові стимули. Охарактеризовано динаміку вказаних потенціалів, кількісно оцінено рівень потенціалів стабілізації. На базі отриманих експериментальних даних визначено параметри математичної моделі процесів генерації електричних імпульсів у клітині.

Plant biopotentials can be used to evaluate their functional state and mechanisms for adaptation to changes in external conditions of their cultivation. The paper is devoted to the experimental study of the dynamics of total potential of maize leaves caused by cold and heat stimuli on the background of photopotential during continuous light stimulation. In the experiments, a specially designed stimulator was used that allowed simultaneous exposure of the plant to light and to thermal irritation. Studies have shown that background continuous light stimulation with white light with a brightness of 250 lux results in an increase in the amplitude of total action potentials caused by rhythmic cold stimulation. The amplitudes of "cold" potentials grew synchronously with the growth of the potential of hyperpolarization under the influence of photostimulation. With the termination of light stimulation, the amplitude of "cold" potentials stabilized. It is assumed that this effect is due to an increase in the amplitude of potentials of action, which correspond to the total potential due to the hyperpolarization of the membranes of the cells that generate them. Such hyperpolarization is due to an increase in the active transport of H+ ions through the membrane of cells in the light phase of photosynthesis. It has been shown that during pulsed heat stimulation, the preliminary continuous background light stimulation results in a decrease in the amplitude of "heat" potentials, a reduction in their duration, and the appearance of a short latent hyperpolarization potential in their initial phase. It is established that these changes correlate with the growth of the potential of hyperpolarization caused by background light stimulation. Based on the analysis of the detected changes, it was deduced that an increase in the level of hyperpolarization increases the threshold of excitability of cell membranes generating these potentials. When the photostimulation was switched off, the level of hyperpolarization decreased, but the amplitudes of the "heat" potentials increased. At the same time, the duration of the potentials increased sharply, and the elements characteristic of the variable potentials appeared in them. This may indicate a significant increase in sensitivity to heat irritation with a decrease in the level of hyperpolarization.

Dynamics of maize leaves' biopotentials evoked by cold- and heat stimuli with two frequencies 0.05 and 0.1 Hz is analyzed. Potential amplitude dependence of heating rate and time interval between first and following stimuli during both heating and cooling was discovered. It is ascertained that following potentials' amplitude increases in time during heat stimulation and decreases in time during cold stimulation. Qualitative difference in the reaching of potential stabilization is established for both stimulation frequencies; and probable reasons of the difference are analyzed. Potential stabilization levels are fixed for each series of experiment.