Меню

Что происходит с растениями при недостатке света

Растения и свет

Автор: GrowLife.ru · Опубликовано 04.02.2014 · Обновлено 03.03.2014

Растения не могут существовать без света, ведь свет – это одно из главных условий для их развития. Свет – единственный доступный растениям источник энергии, так необходимый для фотосинтеза. Фотосинтез – это совокупность процессов поглощения, превращения и использования энергии квантов света в различных реакциях, в том числе превращение углекислого газа в органические вещества. Другими словами это процесс образования органических веществ из углекислого газа и воды при участии хлорофилла.

Биологическая роль света зависит от его спектрального состава, интенсивности, суточной и сезонной периодичности.

Солнечная радиация представляет собой непрерывный спектр от 290 до 3000 нм. Ультрафиолетовые лучи (УФЛ) меньше 290 нм губительны для живых организмов. Они задерживаются озоновым слоем атмосферы Земли. Длинноволновые УФЛ (290-380 нм) в небольших дозах способствуют синтезу пигментов и некоторых витаминов у растений. Они также задерживают «вытягивание» растений и повышают стойкость к низким температурам. Самую важную роль играет видимая область спектра (390-710 нм), которую называют фотосинтетически активной радиацией. Видимый свет влияет на образования хлорофилла, стимулирует биосинтез белков и нуклеиновых кислот, влияет на газообмен и транспирацию, повышает активность светочувствительных ферментов и влияет на процессы роста, развития, цветения и плодоношения растений.

Красные (720-600 нм) и оранжевые (620-595 нм) лучи являются основными поставщиками энергии для фотосинтеза и влияют на изменение скорости развития растений. Их избыток задерживает цветение растения. Синие и фиолетовые лучи (490-380 нм) участвуют в процессе фотосинтеза и образовании белков. Они также регулируют скорость развития растения и ускоряют цветение растений.

Желтые (595-565 нм) и зеленые (565-490 нм) лучи не оказывают влияния на жизнедеятельность растений. Поэтому эта область спектра не поглощается растением, а отражается, в результате чего мы видим растения именно зелеными.

Растения и свет

Спектральный состав света, его интенсивность, а также продолжительность светового дня различны для разных мест обитания растений. По отношению к количеству света, необходимого для нормального роста и развития растений, выделяют четыре группы растений:

1. Светолюбивые растения любят свет и требуют хорошей освещенности. Они обычно растут на открытых солнечных местах. К ним относят почти все виды кактусов и других суккулентов, маслинные, миртовые, розовые и др. виды. Комнатные растения этой группы хорошо растут на окнах с южной стороны.

2. Тенелюбивые растения приемлют слабую освещенность и полутень. К ним относят марантовые, бегонии, некоторые бромелиевые, ароидные, виноградовые, мальвовые, камнеломковые, драцены и др. виды. Наиболее подходящие для них окна с северной стороны. Они неплохо себя чувствуют, даже если расположены далеко от источника света.

3. Теневыносливые растения лучше растут и развиваются при хорошей освещенности, но и хорошо адаптируются к слабому свету. К этим растениям относят: хвойные, большинство папоротниковых, плющи, амариллисовые, бобовые, пеларгонии, орхидные, толстянковые и др. Для них отлично подходят восточные и западные окна.

4. Существует еще одна группа – компасные растения . Узкая сторона таких растений обращается к югу или северу, а широкая – на запад или восток (латук дикий или австралийские эвкалипты). Благодаря такой особенности эти растения никогда не дают тени.

В зависимости от светового режима у растений выработались особенные качества. Прежде всего это заметно по листьям. У светолюбивых растений листья обычно более мелкие; они расположены вертикально или под различным углом по отношению к солнечным лучам во избежание перегрева. У многих растений поверхность листа блестящая. Она покрыта восковым налетом или густым пухом, что помогает отражать и ослаблять действие палящих солнечных лучей. Листья теневыносливых растений всей своей пластинкой ориентированы к свету, располагаясь в виде мозаики, чтобы не затенять друг друга.

Огромное влияние на рост и развитие растений оказывает длина дня и ночи. В связи с этим выделяют следующие группы растений:

растения короткого дня: для цветения им необходимо 8-12 часов света в сутки (хризантемы, рис, капуста, табак и др.);

растения длинного дня: растут, цветут и плодоносят при длине светового дня более 12 часов в сутки (глоксиния, сенполия, картофель, морковь и др.);

растения не требовательные к длине дня: их цветение наступает при любой длине дня, кроме очень короткой (томаты, виноград, флоксы, розы, бегония и др.)

растения чередования длинных и коротких дней: цветут только после смены коротких зимних дней длинными весенними днями (пеларгония) или же наоборот – цветут только зимой (цикламен, камелия).

Что же происходит с растениями при избытке или же недостатке освещения?

Недостаток света, что включает также недостаточную продолжительность светового дня, приводит к изменению окраски листьев – молодые листья становятся бледнее и мельче, чем обычно; пестроокрашенные листья теряют яркость и становятся зелеными; нижние листья желтеют, засыхают и опадают; междоузлия удлиняются; стебли становятся тонкими; цветение становится скудным или полностью отсутствует. В конечном результате растение погибает. Большему риску при недостатке света подвержены молодые растения. Взрослые растения некоторое время могут использовать запасы питательных веществ, накопленные в корнях.

Недолгий недостаток света можно компенсировать понижением температуры воздуха. Некоторые растения могут выдержать понижение температуры среды до 12-14 градусов по Цельсию.

Читайте также:  Растения растут при хорошей энергетике

Наиболее разумный вариант – это переставить растение в более светлое место или же организовать дополнительную подсветку.

При избытке света происходит частичное разрушение хлорофилла, что выражается в осветлении расцветки листьев (они становятся желто-зелеными). Также появляется ожог на листьях в виде коричневых и серых пятен. Рост растений замедляется, их междоузлия остаются маленькими, листья вырастают короткими и широкими, а в некоторых случаях последние скручиваются вдоль центральной жилки.

В этих случаях необходимо переставить растение в менее освещенное место. Нужно защитить растения от сухости, опрыскав теплой водой (25-30 0 С).

Приучать растения к сильному освещению, даже если они светолюбивы, следует постепенно. Особенно чувствительны к сильному освещению молодые растения, свежепосаженные черенки и проростки, которые необходимо выращивать при рассеянном свете. Также не следует опрыскивать растения, находящиеся на прямом солнечном свете, так как это может вызвать ожоги. В случае выращивания растений в почве, их поливают ранним утром или вечером во избежание преждевременного испарения воды.

Растения различают периоды относительного покоя и роста. Период относительного покоя приходится на осень-зиму, когда рост некоторых растений замедляется, а необходимость в солнечном свете снижается. В это время лучше поместить растения в более прохладные и затемненные помещения на 3-4 месяца. Период роста приходится на весну-лето, когда растение нуждается в большом количестве света. Несмотря на подобную сезонность, некоторые растения не прекращают своего роста и в холодный период года. Большинство из них начинают испытывать недостаток света, на что они незамедлительно реагируют.

В наших широтах самый короткий световой день равен 8 часам, а самый длинный более 16 часов. Поэтому в осенне-зимний период не обойтись без подсветки растений. Рационально было бы подсвечивать растения утром и вечером по 3 часа – до начала светового дня и после его окончания.

Какие же лампы наиболее подходящие для этой цели?

Лампы накаливания не совсем удачный вариант. У них малый коэффициент полезного действия, так как часть электроэнергии преобразуется в свет, а другая часть в тепло. Помимо того, эти лампы потребляют много электроэнергии и быстро перегорают. Их световой спектр не подходит для фотосинтеза из-за того, что в нем имеется много красных, оранжевых и инфракрасных лучей, которые только ускоряют вертикальный рост растений. Лампы накаливания вырабатывают много тепла, что может привести к ожогу листьев.

Люминесцентные лампы обладают высокой светоотдачей и низкой теплоотдачей, что позволяет поместить лампу близко к растению (от 15 см). Эти лампы обладают спектром дневного света, который является оптимальным для выращивания растений. Срок службы таких ламп дольше, чем ламп накаливания, и энергопотребление значительно ниже.

Натриевые газоразрядные лампы (ДНаТ) обладают оптимальными характеристиками для растений: у них высокая светоотдача, они известны большим сроком службы и не высокой ценой, но, тем не менее, их спектр излучения не является идеальным для растений.

Спектр светодиодных фитоламп наиболее подходящий для растений по спектру излучения, но пока остаются довольно дорогими.

При использовании подсветки растений следует помнить, что освещенность зависит от расстояния лампы от растения. Поэтому необходимо регулировать это расстояние в зависимости от мощности лампы. Появление ожогов говорит о слишком близком расположении лампы и, наоборот, вытянутые стебли, бледная расцветка листьев дают нам знать, что источник света расположен слишком далеко.

Обобщив все вышесказанное, приходим к некоторым выводам:

  • Для нормального роста, развития, цветения, плодоношения растений им необходим свет, который играет решающую роль в процессе фотосинтеза;
  • Не вся солнечная радиация является «полезной» для растений. Именно видимая область спектра (390-710 нм), а точнее красные и синие лучи поглощаются растениями, и их энергия помогает растению регулировать все жизненно важные процессы: образование хлорофилла, биосинтез белков и нуклеиновых кислот, газообмен, рост, цветение, плодоношение и др.
  • Растения отличаются друг от друга в зависимости от дозы света, которая необходима для их развития. Здесь играет роль продолжительность светового дня, смена дня и ночи, времена года;
  • Необходимо наблюдать за растениями, выявлять первые признаки недостатка или избытка света, незамедлительно реагировать, чтобы исправить сложившуюся ситуацию;
  • Осенне-зимний период в наших широтах характеризуется коротким световым днем. В этот период необходимо увеличить длительность светового дня искусственно еще хотя бы на 6 часов, что достигается при помощи дополнительного освещения.

И последнее: растения очень чувствительны к перемене их расположения по отношению к свету. Поэтому старайтесь избегать частые перестановки. Единственное, что нужно для равномерного роста листьев растений – это периодическая ротация растения по отношению к источнику света (в случае одностороннего освещения).

Источник

Как влияет свет на развитие растений?

Вы когда-нибудь использовали лампы для выращивания ваших растений? Если это так, то Вы, вероятно, были поражены влиянием света на их развитие. Эта статья расскажет Вам гораздо больше о влиянии света на развитие растений. Как мы увидим, развитие растений действительно отличается от роста растений. Мы объясним Вам принципы работы света и его взаимодействия с растениями, а также дадим несколько практических советов. Выбор правильной лампы может иметь огромное значение для качества и количества вашего урожая.

Все знают, что растение нуждается в свете, чтобы расти посредством фотосинтеза, процесса, который включает фиксацию энергии и производство сахара. Но помимо обеспечения энергией, свет также играет ключевую роль во многих других растительных процессах, таких как фотоморфогенез и фотопериодизм. На все эти процессы влияет световой спектр, то есть распределение света по электромагнитному спектру. Чтобы объяснить различные реакции растений на свет, нам сначала нужно подумать о самом явлении света.

Читайте также:  Растения для живой изгороди барбарис

Принцип света и его спектр

Свет в форме электромагнитных волн описывается электромагнитным спектром. Наиболее важным качеством света для растений является его длина волны или содержание энергии; чем короче длина волны, тем выше содержание энергии.

Когда мы описываем электромагнитный или световой спектр, лучше говорить о длине волны, чем о цвете. Это связано с тем, что видимый свет для человека составляет лишь небольшую часть светового спектра в целом, а именно диапазон длин волн от 400 до 700 нанометров (Нм, что составляет 10-9 м).

Как видно из рисунка 1, это очень маленький диапазон. На самом деле, это составляет менее 1 процента от общего спектра. Фотосинтетически активное излучение, или плотность потока фотосинтетических фотонов (ППФФ), — это диапазон света, который может быть использован растениями для фотосинтеза. Однако, поскольку ППФФ является суммированием всех фотонов в диапазоне 400-700 Нм, два очень разных спектральных распределения могут иметь один и тот же ППФФ. Это означает, что между ППФФ и спектральным распределением нет однозначной связи. Это также означает, что при сравнении источников света мы должны учитывать данные спектрального распределения, а также ППФФ.

ППФФ свет выражается в мкмоль /м2 / С и говорит нам, сколько световых фотонов достигнет заданной площади поверхности (m 2 ) в заданный промежуток времени (секунда). Для иллюстрации: большинству растений требуется минимум 30-50 мкмоль /м2 / с ППФФ, чтобы оставаться в живых.

Как растение чувствует свет

Свет не только обеспечивает фотосинтез энергией, но и служит источником информации для растений. Различные световые спектры дают растению представление об окружающей среде и, следовательно, о том, как оно должно выживать и, надеюсь, процветать и размножаться. В этом смысле состав света так же важен, как и общее количество света, используемого для фотосинтеза. Световой спектр в диапазоне от 300 до 800 Нм вызывает реакцию развития растения. Кроме того, известно, что ультрафиолетовый и инфракрасный (ИК) свет играет определенную роль в морфогенезе растений.

Растение получает информацию от света, который достигает его с помощью специальных пигментов, называемых фоторецепторами. Эти фоторецепторы чувствительны к различным длинам волн светового спектра.

Рисунок 2: растение получает информацию от света через три специальных фоторецептора: фототропины (фототроп), криптохромы и фитохромы. Первые два активны в ультрафиолетовом и синем свете, в то время как фитохромы реагируют на красный и Дальний красный свет.

Существует три группы фоторецепторов, см. Рисунок 2:

Первые два фоторецептора – фототропины и криптохромы-активны в нижнем диапазоне длин волн (УФ (А) и синий). Очевидно, что эти два рецептора выполняют разные функции. Фототропины отвечают за фототропизм или движение растений, а также за движение хлоропластов внутри клетки в ответ на количество света. Фототропины-это то, что заставляет стебли изгибаться к свету и раскрываться устьице.

Криптохромы — это пигменты, которые чувствуют направление света. Ингибирование удлинения стебля регулируется криптохромами, а также функционированием устьиц, синтезом пигментов и отслеживанием солнца листьями растений. Другие фоторецепторы-фитохромы-чувствительны к красному и Дальнему красному свету. Существуют две формы фитохрома, Pfr и Pr, которые взаимодействуют между собой. Наибольшее влияние на фотоморфогенез оказывают фитохромы. Удлинение стебля, избегание тени, синтез хлорофилла и реакция цветения-все эти функции обычно контролируются фитохромом.

Теперь, когда мы рассмотрели спектр света и фоторецепторы, ответственные за развитие растений, мы приходим к следующему вопросу: как мы можем применить эти знания в садоводстве? Что делает хороший спектр света для выращивания? Чтобы ответить на этот вопрос, нам нужно подумать о реакции растения на различные спектры света. Поскольку они попадают в основном под видимый свет, мы можем говорить о «цветах», начиная с самых важных для развития растений.

Синий свет (400-500 Нм)

Большая доля синего света оказывает тормозящее действие на удлинение клеток, что приводит к укорочению стеблей и утолщению листьев. И наоборот, уменьшение количества синего света приведет к увеличению площади поверхности листьев и удлинению стеблей. Слишком мало синего света негативно скажется на развитии растений. Многие растения нуждаются в минимальном количестве синего света, которое колеблется от 5 до 30 мкмоль/м2 /С для салата и перца до 30 мкмоль/м2 /С для сои.

Взаимодействие красного (600-700 Нм) и дальнего красного (700 – 800 Нм) света

Поскольку красный и Дальний красный свет имеют более высокую длину волны, они менее энергичны, чем синий свет. В сочетании с глубоким влиянием индуцированных красным цветом фитохромов на морфогенез растений для развития растений требуется относительно больше красного и дальнего красного света.

Две формы фитохрома, Pfr и Pr, играют важную роль в этом процессе. Поскольку красный и Дальний красный свет присутствуют в солнечном свете, растения в природе почти всегда будут содержать как ПФР, так и фитохромы. Растение воспринимает окружающую среду по соотношению между этими двумя формами; это называется фотостационарным состоянием фитохрома.

Читайте также:  Желто синие растения в лесу

Фитохром Pr имеет пик поглощения света на длине волны 670 Нм. Когда Pr поглощает красный свет, он преобразуется в форму Pfr. Форма Pfr действует наоборот – когда она поглощает далекий красный свет на пике 730 Нм, она преобразуется в форму Pr. Однако, поскольку молекулы Pfr также могут поглощать красный свет, некоторые из молекул Pfr преобразуются обратно в Pr. Из-за этого явления нет линейной зависимости между фотостационарным состоянием фитохрома и отношением красного к дальнему красному. Например, когда отношение красного к дальнему красному свету превышает два, в фотостационарным состоянием фитохрома практически нет реакции, и поэтому развитие растений не влияет. Поэтому лучше говорить о фотостационарным состоянием фитохрома, чем о соотношении красного и дальнего красного света.

Количество Pr и Pfr говорит растению, какой свет оно получает. Когда присутствует много Pr, это означает, что растение получает больше далекого красного света, чем красный свет. Когда красный свет меньше, противоположное преобразование (от Pr к Pfr) затруднено, что означает, что есть относительно больше Pr.

Рисунок 3: поскольку дальний красный свет в основном отражается от поверхности листьев, растение получает (относительно) больше этого света, когда оно заполнено соседними растениями. Чтобы избежать тени, растение отрастает более длинные стебли, так что он может поймать больше света.

В средах, в которых многие растения растут близко друг к другу, весь красный свет от солнца используется для процесса фотосинтеза (между 400 и 700 Нм), и большая часть дальнего красного света отражается растениями (>700 Нм). Большинство растений, особенно те, что находятся в тени, получат в этой ситуации гораздо больше красного, чем красный свет. Как следствие, Pr увеличивается, и когда это происходит, растение чувствует, что ему нужно больше света для фотосинтеза и удлинения стебля запускается (см. Рисунок 3). В результате получаются более высокие растения с большим расстоянием между междоузлиями и более тонким стеблем. Это явный пример реакции избегания тени, когда растения стремятся захватить больше света, чтобы выжить.

Более высокие растения могут поглощать больше красного света, что увеличивает количество форм ПФР. Это вызовет большее ветвление, меньшее расстояние между междоузлиями и меньший вертикальный рост, чтобы максимизировать поглощение света для фотосинтеза. В результате растения тратят меньше энергии на выращивание как можно более высоких растений и выделяют больше ресурсов на производство семян и расширение их корневой системы.

Влияние светового спектра на цветение

На цветение также влияют формы Pr и Pfr. Продолжительность времени, в течение которого ПФР является преобладающим фитохромом, — это то, что заставляет растение цвести. В основном, уровни ПФР говорят растению, как долго длится ночь (фотопериодизм). Когда солнце садится, количество далекого красного света превышает количество красного света. В темноте ночи формы ПФР медленно превращаются обратно в Pr. Долгая ночь означает, что есть больше времени для этого обращения. Следовательно, в конце ночного периода концентрация ПФР будет низкой, и это приведет к тому, что короткодневные растения зацветут.

Ограниченное влияние зеленого света (500-600 Нм) на развитие растений

Часто предполагается, что только синий и красный свет помогают растениям расти и развиваться, но это не совсем верно. Хотя большая часть зеленого света отражается от поверхности растения (именно поэтому мы, люди, видим растения зелеными), сам зеленый свет также может быть полезен для растения. Сочетание различных световых оттенков может привести к более высокому фотосинтезу, чем сумма его частей. Исследования, проведенные на листьях салата, также показали, что рост растений и биомасса увеличивались при добавлении 24% зеленого света к красно-синему светодиоду при сохранении равного уровня PAR (150 мкмоль/м2/ s) между двумя объектами. Это указывает на то, что даже зеленый свет может оказывать положительное влияние на рост растений.

Ультрафиолетовый свет (300-400 Нм)

Ультрафиолетовое излучение также оказывает влияние на растения, вызывая компактный рост с короткими междоузлиями и маленькими толстыми листьями. Однако слишком большое количество ультрафиолетового излучения вредно для растений, так как оно отрицательно влияет на ДНК и мембраны растения. Фотосинтез может быть затруднен слишком большим количеством ультрафиолетового излучения. Исследования показывают, что это происходит при значениях УФ-излучения выше 4 кДж/м2 /сут.

Вывод

Это возвращает нас к общему вопросу » что создает хороший спектр света для роста?»Довольно трудно дать общий ответ на этот вопрос, так как он в значительной степени зависит от типа растения и требований выращивания. Для «нормального» развития растений эти спецификации рекомендуются:

· Большинство растений нуждается в минимальном количестве 30-50 мкмоль/м2 /с фотосинтетического света, чтобы остаться в живых

· Требуется минимальное количество синего света, которое варьируется от 5 до 30 мкмоль / м2 /с

· Требуется несколько большая доля красного и дальнего красного света, по сравнению с синим светом

· Ограниченное количество ультрафиолетового излучения, менее 4 кДж/м2 /сут.

· Далекий красный свет в одиночку не регулирует цветение

· Зеленый свет благоприятен для фотосинтеза, хотя и не влияет на цветение или развитие растений

Источник