<!DOCTYPE article
PUBLIC "-//NLM//DTD JATS (Z39.96) Journal Publishing DTD v1.4 20190208//EN"
       "JATS-journalpublishing1.dtd">
<article xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink" xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance" article-type="research-article" dtd-version="1.4" xml:lang="en">
 <front>
  <journal-meta>
   <journal-id journal-id-type="publisher-id">Russian Journal of Biological Physics and Chemisrty</journal-id>
   <journal-title-group>
    <journal-title xml:lang="en">Russian Journal of Biological Physics and Chemisrty</journal-title>
    <trans-title-group xml:lang="ru">
     <trans-title>АКТУАЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ БИОЛОГИЧЕСКОЙ ФИЗИКИ И ХИМИИ</trans-title>
    </trans-title-group>
   </journal-title-group>
   <issn publication-format="print">2499-9962</issn>
  </journal-meta>
  <article-meta>
   <article-id pub-id-type="publisher-id">54539</article-id>
   <article-categories>
    <subj-group subj-group-type="toc-heading" xml:lang="ru">
     <subject>Общая биофизика</subject>
    </subj-group>
    <subj-group subj-group-type="toc-heading" xml:lang="en">
     <subject>General biophysics</subject>
    </subj-group>
    <subj-group>
     <subject>Общая биофизика</subject>
    </subj-group>
   </article-categories>
   <title-group>
    <article-title xml:lang="en">Dynamics of light conversion by plants leaves in electricity in a root zone</article-title>
    <trans-title-group xml:lang="ru">
     <trans-title>Динамика конверсии света листьями растений в электрический ток в прикорневой зоне</trans-title>
    </trans-title-group>
   </title-group>
   <contrib-group content-type="authors">
    <contrib contrib-type="author">
     <name-alternatives>
      <name xml:lang="ru">
       <surname>Кулешова</surname>
       <given-names>Т. Э.</given-names>
      </name>
      <name xml:lang="en">
       <surname>Kuleshova</surname>
       <given-names>T. E.</given-names>
      </name>
     </name-alternatives>
     <email>kuleshova@agrophys.ru</email>
     <xref ref-type="aff" rid="aff-1"/>
     <xref ref-type="aff" rid="aff-2"/>
    </contrib>
    <contrib contrib-type="author">
     <name-alternatives>
      <name xml:lang="ru">
       <surname>Желнина</surname>
       <given-names>А И</given-names>
      </name>
      <name xml:lang="en">
       <surname>Zhelnina</surname>
       <given-names>A I</given-names>
      </name>
     </name-alternatives>
     <xref ref-type="aff" rid="aff-3"/>
    </contrib>
    <contrib contrib-type="author">
     <name-alternatives>
      <name xml:lang="ru">
       <surname>Удалова</surname>
       <given-names>О Р</given-names>
      </name>
      <name xml:lang="en">
       <surname>Udalova</surname>
       <given-names>O R</given-names>
      </name>
     </name-alternatives>
     <xref ref-type="aff" rid="aff-4"/>
    </contrib>
    <contrib contrib-type="author">
     <name-alternatives>
      <name xml:lang="ru">
       <surname>Панова</surname>
       <given-names>Г. Г.</given-names>
      </name>
      <name xml:lang="en">
       <surname>Panova</surname>
       <given-names>G. G.</given-names>
      </name>
     </name-alternatives>
     <email>gaiane@inbox.ru</email>
     <xref ref-type="aff" rid="aff-5"/>
    </contrib>
    <contrib contrib-type="author">
     <name-alternatives>
      <name xml:lang="ru">
       <surname>Галль</surname>
       <given-names>Н Р</given-names>
      </name>
      <name xml:lang="en">
       <surname>Gall</surname>
       <given-names>N R</given-names>
      </name>
     </name-alternatives>
     <xref ref-type="aff" rid="aff-6"/>
    </contrib>
   </contrib-group>
   <aff-alternatives id="aff-1">
    <aff>
     <institution xml:lang="ru">Агрофизический научно-исследовательский институт</institution>
     <city>Санкт-Петербург</city>
     <country>Россия</country>
    </aff>
    <aff>
     <institution xml:lang="en">Agrophysical Research Institute</institution>
     <city>Saint Petersburg</city>
     <country>Russian Federation</country>
    </aff>
   </aff-alternatives>
   <aff-alternatives id="aff-2">
    <aff>
     <institution xml:lang="ru">Институт аналитического приборостроения РАН</institution>
     <city>Санкт-Петербург</city>
     <country>Россия</country>
    </aff>
    <aff>
     <institution xml:lang="en">Institute for Analytical Instrumentation, Russian Academy of Sciences</institution>
     <city>Saint Petersburg</city>
     <country>Russian Federation</country>
    </aff>
   </aff-alternatives>
   <aff-alternatives id="aff-3">
    <aff>
     <institution xml:lang="ru">Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе РАН</institution>
     <country>ru</country>
    </aff>
    <aff>
     <institution xml:lang="en">Ioffe Institute</institution>
     <country>ru</country>
    </aff>
   </aff-alternatives>
   <aff-alternatives id="aff-4">
    <aff>
     <institution xml:lang="ru">Агрофизический научно-исследовательский институт</institution>
     <country>ru</country>
    </aff>
    <aff>
     <institution xml:lang="en">Agrophysical Research Institute</institution>
     <country>ru</country>
    </aff>
   </aff-alternatives>
   <aff-alternatives id="aff-5">
    <aff>
     <institution xml:lang="ru">Агрофизический научно-исследовательский институт</institution>
     <city>Санкт-Петербург</city>
     <country>Россия</country>
    </aff>
    <aff>
     <institution xml:lang="en">Agrophysical Research Institute</institution>
     <city>Saint Petersburg</city>
     <country>Russian Federation</country>
    </aff>
   </aff-alternatives>
   <aff-alternatives id="aff-6">
    <aff>
     <institution xml:lang="ru">Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе РАН</institution>
     <country>ru</country>
    </aff>
    <aff>
     <institution xml:lang="en">Ioffe Institute</institution>
     <country>ru</country>
    </aff>
   </aff-alternatives>
   <pub-date publication-format="print" date-type="pub" iso-8601-date="2020-09-25T20:22:29+03:00">
    <day>25</day>
    <month>09</month>
    <year>2020</year>
   </pub-date>
   <pub-date publication-format="electronic" date-type="pub" iso-8601-date="2020-09-25T20:22:29+03:00">
    <day>25</day>
    <month>09</month>
    <year>2020</year>
   </pub-date>
   <volume>5</volume>
   <issue>3</issue>
   <fpage>379</fpage>
   <lpage>385</lpage>
   <history>
    <date date-type="received" iso-8601-date="2020-09-20T20:22:29+03:00">
     <day>20</day>
     <month>09</month>
     <year>2020</year>
    </date>
    <date date-type="accepted" iso-8601-date="2020-09-20T20:22:29+03:00">
     <day>20</day>
     <month>09</month>
     <year>2020</year>
    </date>
   </history>
   <self-uri xlink:href="https://rusjbpc.ru/en/nauka/article/54539/view">https://rusjbpc.ru/en/nauka/article/54539/view</self-uri>
   <abstract xml:lang="ru">
    <p>В работе рассматривается взаимосвязь светопоглощательной способности листьев растений и генерируемых в прикорневой зоне биоэлектрических потенциалов. Для измерения физических параметров состояния растительного организма in vivo в процессе развития - динамики поглощения света листьями и электрических биопотенциалов в ризосфере, а также автоматического мониторинга параметров окружающей среды, создана экспериментальная установка на основе неинвазивных датчиков. С помощью разработанного многофункционального метода фитомониторинга измерены корреляция изменений температуры и влажности воздуха, увлажненности корнеобитаемой среды с электрическими свойствами корневой системы и преобразованием световой энергии в условиях искусственного освещения. Получено, что значения биоэлектрических потенциалов (БЭП) варьируют в пределах 40-120 мВ для хлорофитума в течение 1-30 дней его развития и 50-250 мВ для салата на 20-33 сутки вегетационного периода, а величины коэффициентов поглощения меняются от 0,6 до 0,8 для салата и 0,6-0,7 для хлорофитума. Рассчитанные значения эффективности световой конверсии, которая определяется как отношение генерируемой электрической энергии в прикорневой зоне к потребленной растением мощности световой энергии, составили 0,8 ppb для салата, 0,4 ppm для хлорофитума. Полученные результаты могут быть применены для совершенствования технологии получения экологически чистой зеленой энергии, базирующейся на преобразовании энергии света в электричество с помощью растительно-микробных топливных элементов.</p>
   </abstract>
   <trans-abstract xml:lang="en">
    <p>The work is devoted to the interrelation of the light absorption by plant leaves and bioelectric potentials generated in the rhizosphere. The experimental setup based on non-invasive sensors has been made to measure in vivo the physical parameters of the plant state in the process of development - the dynamics of light absorption by leaves and biopotentials in the rhizosphere, as well as automatic monitoring of environmental parameters. The correlation of temperature and air humidity, humidity of the root habitat changes with the electrical properties of the root system and the conversion of light energy under artificial lighting were measured using the developed multifunctional method of phytomonitoring. It was registered that values of bioelectric potentials (BEP) vary within 40-120 mV for chlorophytum during 1-30 days of its development and 50-250 mV for lettuce on days 20-33 of the growing season, and the absorption coefficients vary from 0.6 up to 0.8 for salad and 0.6-0.7 for chlorophytum. The calculated values of the light conversion efficiency, which is defined as the ratio of the generated electric energy in the root zone to the light energy consumed by the plant, were 0.8 ppb for lettuce, 0.4 ppm for chlorophytum. The results can be applied to improve the technology for environmentally friendly green energy, based on the conversion of light energy into electricity - plant-microbial fuel cells.</p>
   </trans-abstract>
   <kwd-group xml:lang="ru">
    <kwd>биоэлектрический потенциал</kwd>
    <kwd>поглощение света</kwd>
    <kwd>неинвазивное измерение</kwd>
    <kwd>датчики</kwd>
    <kwd>Arduino</kwd>
   </kwd-group>
   <kwd-group xml:lang="en">
    <kwd>bioelectric potential</kwd>
    <kwd>light absorption</kwd>
    <kwd>non-invasive measurement</kwd>
    <kwd>sensors</kwd>
    <kwd>Arduino</kwd>
   </kwd-group>
  </article-meta>
 </front>
 <body>
  <p></p>
 </body>
 <back>
  <ref-list>
   <ref id="B1">
    <label>1.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">
            
              Azri Y.M., Tou I., Sadi M., Benhabyles L. Bioelectricity generation from three ornamental plants: Chlorophytum comosum, Chasmanthe floribunda and Papyrus diffusus. International Journal of Green Energy, 2018, vol. 15, no. 4. DOI: 10.1080/15435075.2018.1432487.
            
          </mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">
            
              Azri Y.M., Tou I., Sadi M., Benhabyles L. Bioelectricity generation from three ornamental plants: Chlorophytum comosum, Chasmanthe floribunda and Papyrus diffusus. International Journal of Green Energy, 2018, vol. 15, no. 4. DOI: 10.1080/15435075.2018.1432487.
            
          </mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B2">
    <label>2.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">
            
              Tou I., Azri Y.M., Sadi M., Lounici H., Kebbouche-Gana S. Chlorophytum microbial fuel cell characterization. International Journal of Green Energy, 2019, vol. 16, no. 12. DOI: 10.1080/15435075.2019.1650049.
            
          </mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">
            
              Tou I., Azri Y.M., Sadi M., Lounici H., Kebbouche-Gana S. Chlorophytum microbial fuel cell characterization. International Journal of Green Energy, 2019, vol. 16, no. 12. DOI: 10.1080/15435075.2019.1650049.
            
          </mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B3">
    <label>3.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">
            
              Ильницкий О.А., Радченко С.С., Лискер И.С., Палий И.Н., Радченко Н.С. Оптические свойства листьев растений в ближнем инфракрасном излучении в связи с их водным режимом. Бюллетень Государственного Никитского ботанического сада, 2007, № 94.
            
          </mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">
            
              Il'nickiy O.A., Radchenko S.S., Lisker I.S., Paliy I.N., Radchenko N.S. Opticheskie svoystva list'ev rasteniy v blizhnem infrakrasnom izluchenii v svyazi s ih vodnym rezhimom. Byulleten' Gosudarstvennogo Nikitskogo botanicheskogo sada, 2007, № 94.
            
          </mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B4">
    <label>4.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">
            
              Опритов В.А., Пятыгин С.С., Ретивин В.Г. Биоэлектрогенез у высших растений. М.: Наука, 1991, 216 с.
            
          </mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">
            
              Opritov V.A., Pyatygin S.S., Retivin V.G. Bioelektrogenez u vysshih rasteniy. M.: Nauka, 1991, 216 s.
            
          </mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B5">
    <label>5.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">
            
              Опритов В.А. Электричество в жизни животных и растений. Соросовский образовательный журнал, 1996, no. 9.
            
          </mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">
            
              Opritov V.A. Elektrichestvo v zhizni zhivotnyh i rasteniy. Sorosovskiy obrazovatel'nyy zhurnal, 1996, no. 9.
            
          </mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B6">
    <label>6.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">
            
              Поздняков А.И., Позднякова Л.А., Позднякова А.Д. Стационарные электрические поля в почвах. М: КМК Scientific Press Ltd, 1996, 358 с.
            
          </mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">
            
              Pozdnyakov A.I., Pozdnyakova L.A., Pozdnyakova A.D. Stacionarnye elektricheskie polya v pochvah. M: KMK Scientific Press Ltd, 1996, 358 s.
            
          </mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B7">
    <label>7.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">
            
              Медведев С.С. Физиология растений: учебник. СПб.: БХВ-Петербург, 2012, 512 с.
            
          </mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">
            
              Medvedev S.S. Fiziologiya rasteniy: uchebnik. SPb.: BHV-Peterburg, 2012, 512 s.
            
          </mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B8">
    <label>8.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">
            
              Hasegawa Y., Hoshino R., Uchida H. Development of cultivation environment control system using plant bioelectric potential. Proceedings of NOLTA, 2015.
            
          </mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">
            
              Hasegawa Y., Hoshino R., Uchida H. Development of cultivation environment control system using plant bioelectric potential. Proceedings of NOLTA, 2015.
            
          </mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B9">
    <label>9.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">
            
              Strik D.P., Hamelers H.V.M., Snel J.F., Buisman C.J. Green electricity production with living plants and bacteria in a fuel cell. International Journal of Energy Research, 2008, vol. 32, no. 9. DOI: 10.1002/er.1397.
            
          </mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">
            
              Strik D.P., Hamelers H.V.M., Snel J.F., Buisman C.J. Green electricity production with living plants and bacteria in a fuel cell. International Journal of Energy Research, 2008, vol. 32, no. 9. DOI: 10.1002/er.1397.
            
          </mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B10">
    <label>10.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">
            
              Chiranjeevi P., Yeruva D. K., Kumar A. K., Mohan S. V., Varjani S. Plant-Microbial Fuel Cell Technology. Microbial Electrochemical Technology. Elsevier, 2019. DOI: 10.1016/B978-0-444-64052-9.00022-4.
            
          </mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">
            
              Chiranjeevi P., Yeruva D. K., Kumar A. K., Mohan S. V., Varjani S. Plant-Microbial Fuel Cell Technology. Microbial Electrochemical Technology. Elsevier, 2019. DOI: 10.1016/B978-0-444-64052-9.00022-4.
            
          </mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B11">
    <label>11.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">
            
              Кулешова Т.Э., Бушлякова А.В., Галль Н.Р. Неинвазивное измерение биоэлектрических потенциалов растений. Письма в ЖТФ, 2019, т. 45, № 5. DOI: 10.1134/S1063785019030106.
            
          </mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">
            
              Kuleshova T.E., Bushlyakova A.V., Gall' N.R. Neinvazivnoe izmerenie bioelektricheskih potencialov rasteniy. Pis'ma v ZhTF, 2019, t. 45, № 5. DOI: 10.1134/S1063785019030106.
            
          </mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B12">
    <label>12.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">
            
              Кулешова Т.Э., Черноусов И.Н., Удалова О.Р., Аникина Л.М., Хомяков Ю.В., Александров А.В., Середин И.С., Феофанов С.В., Щеглов С.А., Галль Н.Р., Панова Г.Г. Влияние спектральных особенностей световой среды на поглощение света листьями салата и его нетто-продуктивность. Биофизика, 2020, т. 65, № 1. DOI: 10.31857/S0006302920010147.
            
          </mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">
            
              Kuleshova T.E., Chernousov I.N., Udalova O.R., Anikina L.M., Homyakov Yu.V., Aleksandrov A.V., Seredin I.S., Feofanov S.V., Scheglov S.A., Gall' N.R., Panova G.G. Vliyanie spektral'nyh osobennostey svetovoy sredy na pogloschenie sveta list'yami salata i ego netto-produktivnost'. Biofizika, 2020, t. 65, № 1. DOI: 10.31857/S0006302920010147.
            
          </mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B13">
    <label>13.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">
            
              Мелещенко С.Н., Карманов В.Г. Математическая модель водного обмена растения с учетом механизма положительной обратной связи. Биофизика, 1966, т. 11, № 3.
            
          </mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">
            
              Meleschenko S.N., Karmanov V.G. Matematicheskaya model' vodnogo obmena rasteniya s uchetom mehanizma polozhitel'noy obratnoy svyazi. Biofizika, 1966, t. 11, № 3.
            
          </mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B14">
    <label>14.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">
            
              Кулешова Т.Э., Шеина И.Ю., Черноусов И.Н., Удалова О.Р., Блохин Ю.И., Александров А.В., Жестков А.С., Панова Г.Г., Галль Н.Р. Комплекс неинвазивных измерений оптических свойства листьев и биопотенциалов растений для фитомониторинга. Материалы II Международной научной конференции «Тенденции развития агрофизики: от актуальных проблем земеледелия и растениеводства к технологиям будущего», посвященной памяти академика Е.И. Ермакова. СПб.: ФГБНУ АФИ, 2019.
            
          </mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">
            
              Kuleshova T.E., Sheina I.Yu., Chernousov I.N., Udalova O.R., Blohin Yu.I., Aleksandrov A.V., Zhestkov A.S., Panova G.G., Gall' N.R. Kompleks neinvazivnyh izmereniy opticheskih svoystva list'ev i biopotencialov rasteniy dlya fitomonitoringa. Materialy II Mezhdunarodnoy nauchnoy konferencii «Tendencii razvitiya agrofiziki: ot aktual'nyh problem zemeledeliya i rastenievodstva k tehnologiyam buduschego», posvyaschennoy pamyati akademika E.I. Ermakova. SPb.: FGBNU AFI, 2019.
            
          </mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
  </ref-list>
 </back>
</article>
