- •5 Виды фотобиологического воздействия
- •7. Воздействие оптического излучения на человека
- •9. Воздействие оптического излучения на животных и птицу
- •6. Воздействие оптического излучения на растения. Спектр действия фотосинтеза
- •10 Основные величины ультрафиолетового излучения и единицы их измерения
- •11 Основные величины оптического излучения, используемого в растениеводстве, и единицы их измерения
- •16. Основные характеристики и эксплуатационные свойства люминесцентных ламп
- •Зависимость световой отдачи от давления в лампе
- •18. Дуговые металлогалоидные лампы высокого давления (дри)
- •14.. Натриевые лампы высокого давления (дНаТ)
- •12. Дуговые ксеноновые лампы (дКсТ)
- •37. Газоразрядные источники уф излучения низкого давления
- •38. Газоразрядные источники уф излучения высокого давления
- •31 Основные тебования к фитолампам
- •32. Осветительные установки в животноводстве
- •33. Осветительные установки в птицеводстве
- •34. Использование уф излучения в различных технологических процессах сельскохозяйственного производства
- •35Установки для ик облучения
- •§ 16.1. Биологическое действие ик излучения
- •§ 16.3. Использование видимого и ик излучений в технологических процессах сельскохозяйственного производства
6. Воздействие оптического излучения на растения. Спектр действия фотосинтеза
Из всех организмов на Земле только зеленые растения могут самостоятельно преобразовывать энергию оптического излучения в химическую энергию органических веществ. Процесс создания в растениях богатых химической энергией органических веществ из минеральных под воздействием энергии излучения называют фотосинтезом. Влияние оптического излучения на растения многосторонне. От условий облучения зависят не только фотосинтез, но и многие другие физиологические процессы растений: рост, развитие листьев и других органов. Однако основным наиболее характерным процессом зеленых растений является фотосинтез. Этим процессом в конечном счете определяется урожайность растений. Общее энергетическое действие излучения на растения складывается из фотосинтезного и теплового. Поглощенная растениями энергия излучения частично используется на осуществление фотосинтеза, а часть ее идет на нагрев и испарение воды (транспирация). Фотосинтез-ным действием обладают излучения с длинами волн от 300 до 750 нм. Тепловое действие на растения могут оказывать не только видимое, но и УФ и ИК излучения. Это действие излучения в известной мере можно заменить нагревом растений от окружающей среды. Излучение действует на растения не только как источник энергии, но и как своеобразный регулятор или раздражитель. Характерным примером такого действия излучения является фотопериодическая реакция растений. Чтобы вызвать эту реакцию, требуется во много раз меньшее количество энергии, чем для осуществления фотосинтеза. Вызывать фотопериодическую реакцию растений и оказывать на нее влияние может также фото-синтетически неактивное излучение, например ИК. Ультрафиолетовое излучение с длинами волн короче 295 нм при поглощении протоплазмой клеток вызывает разрушение белковых веществ. Это излучение при больших дозах оказывает вредное (разрушающее) воздействие на растения. Зеленый лист растения поглощает 80 ...90% падающего на него суммарного фотосинтетически активного излучения, отражает 5... 10%, и примерно у всех зеленых растений эти соотношения носят одинаковый характер. В естественных условиях из всей энергии, падающей на растения, примерно 2% используется на фотосинтез, остальная поглощенная энергия излучения превращается в растении в тепло. К. А. Тимирязев впервые установил, что хлорофилл, поглощая энергию излучения, вступает в окислительно-восстановительную реакцию с СО2 и Н2О, в результате которой образуются углеводы и свободный кислород, которым растения обогащают воздух. Фотосинтез — сложная многоступенчатая реакция. Часть элементарных реакций фотосинтеза может протекать только при наличии видимого излучения, а часть — в темноте. В связи с этим различают световую и темно-вую стадии фотосинтеза. Конечными продуктами фотосинтеза могут быть самые разнообразные органические вещества (углеводы, белки, жиры и т. д.). Общий путь превращения энергии излучения в процессе фотосинтеза в химическую энергию у всех видов растений одинаков. В установках, применяемых на практике для искусственного облучения растений, используют источники с неоднородным излучением. Для получения хорошо развитых растений и высокой продуктивности фотосинтеза источники в облучательных установках должны содержать в своем спектре все излучения области 300...750 нм. Спектральная интенсивность фотосинтеза разных ви-Дов растений различна. Она может быть также неодинаковой для растений одного и того же вида, но выращенных в различных условиях или имеющих разный возраст или фазу развития,
Рис. 2.2. Световая кривая фотосинтеза:
/ — при температуре 20 °С; 2 — при температуре 10 °С.
Для разработки специальных источников для установок искусственного облучения растений важно знать некоторый средний спектр действия фотосинтеза.
На рисунке 2.1, а приведен спектр действия излучения на так называемый средний лист растения (кривая 3).
У растений одновременно с процессом фотосинтеза происходит и процесс дыхания. Разлагая органические вещества, растения затрачивают на дыхание энергию. При этом они выделяют углекислый газ и поглощают кислород. При малых значениях облученности интенсивность фотосинтеза бывает настолько мала, что усваиваемой при этом энергии недостаточно для покрытия расхода ее на дыхание. При низких облученностях процесс дыхания может преобладать над фотосинтезом. По мере повышения облученности наступает такое ее значение, при котором количество энергии, накапливаемой растением путем фотосинтеза, равно энергии, расходуемой на дыхание. Облученность, при которой фотосинтез уравновешивается дыханием, называют компенсационной. При повышении облученности, начиная от компенсационного значения, интенсивность фотосинтеза возрастает пропорционально облученности. Как видно из рисунка 2.2, прямолинейный участок световой кривой фотосинтеза заканчивается при некотором значении облученности и начинается плавный изгиб, который затем переходит в плато насыщения. 'Значение облученности, начиная с которого дальнейшее увеличение ее не приводит к повышению интенсивности фотосинтеза, называют насыщающим. Компенсационное и насыщающее значения облученности для разных видов растений могут быть разными. Эти значения облученности зависят от внешних условий произрастания растений и их физиологического состояния.