Author(s):
Czerwiński M*, Vian A, Woodcock BA, Goliński P, Recuero Virto L, Januszkiewicz Ł.
* Department of Grassland and Natural Landscape Sciences, Poznań University of Life Sciences, ul. Dojazd 11, 60-632 Poznań.
Poland
Published in:
Ecol Indic 2023; 150: 110267
Published: 19.04.2023
on EMF:data since 22.08.2023
Further publications: Studie gefördert durch:

National Science Centre Poland (NCN), under research project “The impact of electromagnetic fields used in wireless communication on the growth and development of herbaceous plants” no 2022/04/X/NZ8/01792. Publication was co-financed within the framework of the Polish Ministry of Science and Higher Education’s program: “Regional Excellence Initiative” in the years 2019–2023 (No. 005/RID/2018/19).

Keywords for this study:
Effects on plants
Medical/biological studies
Go to EMF:data assessment

Do electromagnetic fields used in telecommunications affect wild plant species? A control impact study conducted in the field. Ecological Indicators.

Original Abstract

Over the last three decades there has been an unprecedented increase in both the coverage of wireless communication networks and the resultant radiofrequency electromagnetic field (RF-EMF) exposure level. There is growing concern that this rapid environmental change may have unexpected consequences for living organisms. Existing research on plants has shown that RF-EMF radiation can affect their growth and development, gene expression and various metabolic activities. However, these findings are largely derived from short-time exposure of crop plants under laboratory conditions. It remains unclear to what extent plants are affected by artificial RF-EMFs in real ecosystems and what potential consequences this could have for ecosystems. This study attempts to assess these long-term effects of RF-EMF exposure on wild plants under controlled experimental field conditions. We investigated the impacts of RF-EMF exposure (866–868 MHz frequency band) from seed germination to maturation for ten common herbaceous plant species over a four-month period. The selected plant species belong to various families and have different functional and morphological traits that might affect a response to the applied RF-EMF. For most of the considered species responses to RF-EMF were undetectable or weak, and where present restricted to a single trait. Only for one species, Trifolium arvense, were effects observed at different plant development stages and for different plant characteristics. In this species RF-EMF stimulated growth and probably influenced leaf heliotropic movements, as indicated by a larger height, larger leaf area and altered leaf orientation one month after germination. However, over the growing season Trifolium arvense plants exposed to RF-EMF entered the phase of senescence earlier, which was manifested through a reduction of green leaf area and an increase in the area of discolored leaf. We conclude that the effects of RF-EMF exposure at environmentally relevant levels can be permanent and irreversible in plants growing in the open natural environment, however, these effects are restricted to specific species. This in turn suggests that future studies should examine whether the effects observed here occur also in more common Trifolium species or other legumes that are a keystone component within European grasslands. Our findings also show that Trifolium arvense could be a candidate indicator of man-made RF-EMFs in the environment.

Exposure:

866 MHz
RFID-Lesegerät
Exposed system:
Wildpflanzen

EMF:data assessment

Summary

In den letzten drei Jahrzehnten haben sowohl die Reichweite drahtloser Kommunikationsnetze als auch die daraus resultierende Belastung durch hochfrequente elektromagnetische Felder (HF-EMF) in nie dagewesenem Maße zugenommen. Bestehende Forschungen an Pflanzen haben gezeigt, dass HF-EMF-Strahlung ihr Wachstum und ihre Entwicklung, ihre Genexpression und verschiedene Stoffwechselaktivitäten beeinflussen kann. Da diese Ergebnisse jedoch überwiegend auf kontrollierten Laboruntersuchungen beruhen, bleibt unklar, inwieweit Pflanzen, die in realen Ökosystemen wachsen, beeinflusst werden. Somit sind die potenziellen weiterreichenden Folgen von HF-EMF auf ganze Ökosysteme nach wie vor unbekannt. Diese Frage muss in Feldstudien mit Pflanzen, die unter Freilandbedingungen wachsen, geklärt werden.

Source: ElektrosmogReport September 2023 | 29. Jahrgang, Nr. 3

Study design and methods

Die Autoren untersuchten die Auswirkungen einer HF-EMF-Exposition von der Keimung bis zur Reifung von zehn gängigen krautigen Pflanzenarten über einen Zeitraum von vier Monaten. Die ausgewählten Pflanzenarten gehören zu verschiedenen Familien und haben unterschiedliche funktionelle und morphologische Eigenschaften. Das Experiment wurde in einer Gärtnerei 80 km östlich von Wrocław, Polen, durchgeführt.
Die Fläche wurde in zwei gleich große Teile (je 2,5 x 1,5 m) unterteilt, die im Folgenden als "Bestrahlung" und "Kontrolle" bezeichnet werden. Die Pflanzen auf der Bestrahlungsfläche wurden HF-EMF ausgesetzt, die von einer Richtantenne ausgestrahlt wurden, welche an ein handelsübliches RFID-Lesegerät als Sender angeschlossen war, bei einem Abstand von 3 Metern und einer Frequenz von etwa 866 MHz. Die mittlere Leistungsflussdichte (im "Max hold"-Modus) in der bestrahlten Fläche betrug 12,4 mW/m² und 16,7 mW/m² in 20 bzw. 40 cm über dem Boden. Die gleichen Messungen auf den Kontrollflächen ergaben 0,003 mW/m² und 0,005 mW/m².

Es ist erwähnenswert, dass das RFID-Expositionssystem, das hier verwendet wurde, die gleichen technischen Eigenschaften wie von LTE, GSM und anderen gängigen zellularen Kommunikationssystemen aufweist, die am meisten zur EMF-Feldexposition in der Umwelt beitragen. Die Autoren haben einjährige Pflanzenarten ausgewählt, die im Frühjahr oder Frühsommer keimen, so dass ihre Beobachtungen in einer Vegetationsperiode über den gesamten Lebenszyklus der Pflanze, vom Samen bis zur reifen Pflanze, abgeschlossen werden konnten. Wild vorkommende Samen der ausgewählten Pflanzenarten wurden in der Nähe des Versuchsgeländes gesammelt. Die Arten wurden gleichmäßig verteilt, so dass die durchschnittliche Lichtverfügbarkeit, der HF-EMF-Expositionspegel, die Windgeschwindigkeit und andere Wachstumsbedingungen für jede Art gleich waren. Die Pflanzen wurden während ihres Wachstums dreimal fotografiert: zwei Monate nach der Aussaat, als die Pflanzen in Multitopfschalen wuchsen, und drei und vier Monate nach der Aussaat, als sie in Einzeltöpfen wuchsen. Die Pflanzenhöhe und -form sowie die Blattfläche und -ausrichtung wurden anhand der Fotos bestimmt.

Results

Alle für diese Studie ausgewählten Arten keimten und erreichten ihre Reife als normal entwickelte Pflanzen. Bei den meisten der untersuchten Arten waren die Reaktionen auf HF-EMF nicht nachweisbar oder nur schwach. Allerdings wurden bei vier von zehn Arten mehrere Unterschiede zwischen den EMF-behandelten und den Kontrollpflanzen festgestellt. So war die Keimlingsauflaufrate bei Myosotis arvensis in EMF-behandelten Pflanzen um 12 % höher als in Kontrollpflanzen (p = 0,065). Der Unterschied zeigte sich viel später bei EMF-behandelten Thlaspi arvense-Pflanzen, die um 60 % höher waren (p = 0,048), und bei EMF-behandelten Avena fatua-Pflanzen, die um 55 % weniger verfärbte Blattflächen aufwiesen (p = 0,085). Nur bei einer Art, Trifolium arvense (Hasen-Klee), wurden Auswirkungen in verschiedenen Pflanzenentwicklungsstadien und für verschiedene Pflanzenmerkmale beobachtet: Die verfärbte Blattfläche war bei den EMF-behandelten Pflanzen im Vergleich zu den Kontrollpflanzen nach einem Monat Wachstum signifikant geringer; im zweiten Wachstumsmonat wurde sie jedoch bei den EMF-behandelten Pflanzen deutlich größer; im dritten Monat nahm dieser Unterschied weiter zu. Bei dieser Art stimulierte HF-EMF das Wachstum. Allerdings traten die HF-EMF-exponierten Pflanzen von Trifolium arvense im Laufe der Vegetationsperiode früher in die Phase der Seneszenz ein, was sich durch eine Verringerung der grünen Blattfläche und eine Zunahme der Fläche verfärbter Blätter zeigte.

Conclusions

Die Autoren kommen zu dem Schluss, dass die Auswirkungen einer HF-EMF-Exposition bei umweltrelevanten Werten bei Pflanzen, die in der freien Natur wachsen, dauerhaft und irreversibel sein können, dass diese Auswirkungen jedoch auf bestimmte Arten beschränkt sind. Dies wiederum legt nahe, dass zukünftige Studien untersuchen sollten, ob die hier beobachteten Wirkungen auch bei häufigeren Trifolium-Arten oder anderen Leguminosen auftreten, die eine Schlüsselkomponente im europäischen Grasland sind. Trifolium arvense könnte ein möglicher Indikator für vom Menschen verursachte HF-EMF in der Umwelt sein. Die Empfindlichkeit von Trifolium arvense gegenüber HF-EMF könnte durch den Einfluss natürlicher Umweltstressoren erhöht worden sein. Diese Studie gibt keine Antwort auf die Frage, ob die HF-EMF-Exposition durch Mobilfunk-Basisstationen Veränderungen bewirkt, die sich auf breitere trophische Interaktionen in Ökosystemen auswirken. Es ist möglich, dass die bei Trifolium arvense beobachtete Reaktion ein gemeinsames Merkmal anderer Arten innerhalb der Gattung Trifolium ist. Wenn dies der Fall ist, könnten HF-EMF spürbare Auswirkungen auf das Funktionieren ganzer Graslandgemeinschaften haben, insbesondere in städtischen oder vorstädtischen Gebieten. Unter den verschiedenen Fabaceae-Gattungen gilt Trifolium als Schlüsselkomponente im europäischen Grünland, da diese Pflanzen besonders effiziente N2-Fixierer sind. Diese Studie ist der erste Versuch, die Auswirkungen von HF-EMF auf verschiedene Wildpflanzenarten in einem Experiment zu untersuchen, das in offener natürlicher Umgebung durchgeführt wurde. (AT)