Какой свет нужен для фотосинтеза. Почему нужен красный и синий спектр при выращивании растений

Дорогой гровер. Не секрет, что ключевым фактором хорошего гровинга является освещение. Специально для тебя мы представляем статью, где вся необходимая информация собрана воедино. О неотъемлемой части выращивания читайте ниже.

В общечеловеческом понимании, свет – это та часть электромагнитного излучения, которая видна человеческому глазу. Длины волн ~380-780нм. Волны разной длины в оптическом диапазоне воспринимаются глазом как отдельные цвета, все вместе – как белый свет.

Однако в биологии и других естественных науках, этот термин понимается гораздо шире - к этому излучению также примыкают невидимые части спектра. И все части цветового диапазона играют важную роль в существовании любых видов организмов.

Свет является одним из самых главных условий существования и развития растений, благодаря ему в зеленых листьях растений проходят фотохимические реакции фотосинтеза. В ходе процесса фотосинтеза из воды и углекислого газа синтезируются сложные органические вещества, которые крайне необходимы для роста и развития растений.

Свет должен быть необходимого спектра и интенсивности для обеспечения быстрого роста растений. Свет состоит из разных цветовых диапазонов. Различные цвета в спектре, влияют на различные процессы.

Наиболее подходящим для биосинтеза и цветения являются диапазоны в красной области спектра (длина волны около 640-660 нм) и синей (440-450 нм)

Для того, чтобы растение цвело, необходимы соответствующие части спектра и длина светового периода. Эти условия называются фотопериодом.

График интенсивности поглощения растением света различной длины

То, что растениям не нужен зелёный свет – это ошибка из-за того, что кривая фотосинтеза в зелёном спектре имеет прогиб по отношению к красному и синему свету. Установлено, что зелёный свет полезен для фотосинтеза плотных листьев, стеблей. Благодаря своей высокой проникающей способности, зелёный свет хорошо проникает к листьям нижних ярусов, густых посевов растений

Фотосинтез у растений - это процесс образования органических веществ из углекислого газа и воды под воздействием света и при участии хлорофилла.

Хлорофилл – это зелёный пигмент растений, участвующий в процессе фотосинтеза (поглощения двуокиси углерода из воздуха) и превращения солнечной энергии в такие химические связи, как образование углеводородов (сахаров и крахмала). В результате такого процесса фотосинтеза происходит выделение кислорода.

Как уже говорилось выше, флора воспринимает свет иначе, чем люди.

На графике интенсивности поглощения видны эти различия, которые прослеживаются достаточно четко, и существует огромная разница между видимым для людей спектром и теми его частями, которые необходимы растениям для роста и цветения.

Световые волны, которые нужны растениям, именуются фотосинтетически-активной волной спектра. При этом человеческие органы зрения видят только центр спектрального диапазона, а растения используют более широкий диапазон.

Функция длины волны в оптическом диапазоне называется цветовой температурой. Измерение цветовой температуры происходит по шкале Кельвина в промежутке конкретного сегмента светового спектра.

Понятие «цветовая температура» дает лишь примерное представление о преобладании той или иной части видимого спектра. Точную информацию дают спектральные графики конкретной лампы. Лампы с одинаковым обозначением цветовой температуры могут иметь разный спектральный состав излучаемого ими света, обусловленный технологией производства.

800 К– начало видимого темно-красного свечения раскалённых тел
1800 К– свет восхода и видимая часть света от свечи
1900–2200 К– натриевые лампы высокого давления
2360 К– лампы накаливания
2700–3200 K– люминесцентные, металлогалогеновые лампы (Warm light) тёплый свет, с преобладанием вкрасном диапазоне 52CRI
2800 К– Северное небо
3000 К– Галогенные лампы
4000–4200 К– люминесцентные, металлогалогеновые лампы (Cool light) холодный свет 62CRI
4200 К– белый дневной свет
5200–5500 К – металлогалогеновая лампа дневного света 100 CRI
5500 К – обычный солнечный свет
6200–6500 K – люминесцентные лампы (Day light) дневного света
Выше 8000 К– ультрафиолет (Black light) – ультрафиолетовое излучение

Температура цветокоррекции, K

Нейтральная

Холодная

Лампа

Температура в кельвинах

Прохладная белая

Светло-белая

Тёплая белая

Насыщенного дневного света

Живого света

Дневного солнечного света

В данной таблице показана зависимость между активностью хлорофилла, цветовой температурой и типами ламп.

Металлогалогеновая лампа (ДРИ) дневного света с цветовой температурой 5500К отлично подходит для вегетации.

Натриевая лампа высокого давления (ДНАТ) с температурой 2200К -лучшая лампа для цветения.

В физике присутствуют различные единицы измерения световой энергии: люкс, люмен и фут-свеча.

В люксах измеряется видимая освещенность для человеческого глаза. Люкс (Lux)

Световой поток измеряется в люменах (Lm)

Все эти величины не интересны для нас, так как они относятся к общим физическим величинам, а не к конкретным спектральным частям, которые нужны растениям.

Поэтому, мы возвращаемся к той единице, которая нам нужна - к PAR, то есть фотосинтетическому активному излучению. Но так как не все виды излучения равны по характеристикам выделяемой энергии, то измерения в Ваттах PAR не всегда достаточно, чтобы объяснить все тонкости. Наша с вами задача дать растениям больше синего цвета во время вегетативной стадии, а затем красный и желтый во время цветения и плодоношения, тем самым обеспечив флору тем, что они получают в природе во время смены сезонов: летом спектр в основном синий, а осенью – красный.

Большая часть фотометров (или люксметров), доступных на данный момент в продаже, измеряют свет в фут-свечах или люксах Lx. Однако, как уже говорилось выше, подобные единицы не сильно помогают при работе с растениями, так как улавливают лишь ту часть, которая видна человеческому глазу и не показывают количество PAR Ватт и не измеряют фотосинтетическую реакцию. Но говорят об общем уровне освещённости и интенсивности источников излучения света.

Интенсивность (она же напряжение) влияет на яркость ламп: чем выше интенсивность, тем ярче светят лампы. При правильном использовании этой характеристики, можно получить больше качественного урожая на один Ватт энергии.

Называется величина световой энергии на единицу площади.

Другими словами, растения которые находятся на расстоянии 60 см от ламы, получают четверть того света, которое получало бы растение, находясь на расстоянии в 30 см. Если взять другие единицы, то лампы высокого напряжения, излучающие 100 000 люменов, доносят лишь 25000 люменов на расстоянии 60 см. 1 000 ваттные лампы высокого напряжения, излучающие 100000 исходных (начальных) люмен, доносят 11 111 люмен на расстоянии 90 см. Из этих цифр следует простой вывод: чем ближе растение находится от источника освещения. Тем больше PAR Ватт оно получает. Однако и здесь есть свои подводные камни – ни в коем случае нельзя ставить представителей флоры слишком близко. Это может нанести ожог листьям и, в конечном итоге, погубить растение.

Использование искусственных источников освещения несет за собой определенный вывод: лампы утрачивают мощность обратно пропорционально квадрату расстояния. Это означает, что удвоение расстояния до лампы сокращает уровень освещенности в четыре раза. Об этом мы уже говорили, но возникает вопрос: на каком расстоянии должна находиться лампа?

Лампа мощностью 400 ватт – на расстоянии 30 см, 600 ватт – 45 см, 1000 ватт – 60 см. Разумеется, эти величины приблизительны. Наличие поворачивающегося вентилятора, прямо обдувающего растения снизу, помогает создавать поток воздуха и рассеивать тепло.

Закон обратных квадратов выводит интенсивность света в зависимости от расстояния

Данный закон определяет взаимосвязь между светом, излучаемым источником (лампой) и расстоянием. Согласно этому закону интенсивность света изменяется в обратной пропорции к расстоянию до источника, возведенному в квадрат.

Формула такова:

И (интенсивность) = С (Свет) / Р (Расстояние в квадрате)

Например: 100 000 = 100 000/1
25 000 = 100 000/4
11 111 = 10 000/9
6250 = 100 000/16

Зависимость мощности лампы и расстояния можно увидеть при сравнении ДНаТ 250 и ДНаТ 600

На расстоянии 1м 250 ДНаТ выдает - 120 PAR и 4500 Lux 600Днат соответственно - 340 PAR и 10000Lux

Получаемые люмены измеряются в ваттах на квадратный фут или в фут-свечах (fc). Одна фут-свеча равна количеству света, падающего на 1 м2 поверхности, расположенной на расстоянии 1 м от свечи.

Чем меньше растение получает люменов (или фотосинтетического излучения, как мы договорились обозначать интересующую нас часть спектра), тем медленнее оно растет, цветет и созревает. Это можно наблюдать как на открытом грунте, так и в индоре.

Три 400-ваттные лампы могут освещать на 30–40% больше площади выращивания, чем одна 1000-ваттная лампа. Также 400- ваттные лампы можно подвешивать ближе к растениям.

Три 600-ваттные лампы обеспечивают больше света, чем две 1000-ваттные лампы высокого напряжения.

Лампы меньшей мощности означают большее количество источников света, поэтому их можно размещать ближе к растениям. На каждый 15 см приближения к растениям, интенсивность света удваивается. Чем ниже эта интенсивность, тем больше растения тянутся к источнику света. При плохом освещении растения теряют эстетические свойства: редкая листва и тонкие ветки, раскиданные по стеблю, не только плохо смотрятся, но и показывают плохое самочувствие растения, что может привести к снижению урожая и плохой генетике в дальнейшем.

Увеличить выработку урожая можно, обеспечив всю площадь выращивания равномерным светом. Если освещение будет неоднородным, то какие-то листья будут находиться в тени, создаваемой другими листьями. А это, опять же, приводит к снижению выработки урожая. Поэтому, такие ветки стоит либо обрезать, либо перепланировать освещение.

Листья всегда тянутся к свету

Листва сильных, хорошо освещенных растений всегда получает максимальное количество энергии. Определить положение лампы помогают рефлекторы, с помощью наблюдения можно рассчитать расстояние между самими источниками освещения и расстояние над растениями. Также можно наблюдать места на лампах, которые имеют более сильные показатели свечения – именно к ним тянутся ветки.

Опытные садоводы выбирают высокомощные лампы – 400, 600, 1000 ватт, так как такие лампы выделяют больше люменов на Ватт и их PAR-показатели гораздо выше, чем у маленьких ламп, что вполне логично.

Хотя 400-ваттные лампы при правильной установке, производят меньше люмен на ватт, чем 1000-ваттные лампы, они доставляют больше полезного света растениям. 600 ваттная лампа обладает самой высокой способностью преобразования люмен на ватт (150 люмен на ватт), и может быть расположена ближе к растению, в отличие от 1000 ваттных ламп. Если 600 ваттная лампа находится близко к растениям, они получат максимум света.

1000 ваттная лампа высокой интенсивности (HID) излучает много света. Но при этом, она излучает много тепла, что может стать причиной ожогов листвы, если растение находится слишком близко к источнику освещения. Во многих случаях применение ламп с меньшей мощностью эффективнее. Например, две 400-ваттные лампы можно расположить ближе к растениям, чем одну 1000-ваттную, тем более, что две лампы источают свет с двух точек, что уменьшает площадь тени, а значит, повышает количество листьев, получающих свет.

Не всегда получается удачно разместить лампы так, чтобы они вертикально давали максимальное количество света, необходимого густой листве. В таких случаях необходимо дополнительное размещение источников света вдоль стен, сбоку от растения. Таким образом, свет попадает даже туда, куда не может пробиться освещение с помощью рефлекторов. При этом стоит подходить к вопросу с тщательностью: те же компактные флуоресцентные лампы для этого попросту не подходят (особенно, если основным источником являются лампы высокого напряжения).

Один из вариантов решения проблемы с недостаточным количеством света – поворачивание растений. Такие действия необходимо проводить раз в два дня. При этом угол поворота не должен быть меньше, чем 90°, но и не больше 180°, что позволит обеспечить полноценный рост и развитие стебля и листьев. Также для этого необходимо выбирать лампы разного уровня выделения света, чтобы можно было создать различные уровни освещения.

Если поворачивать растения вручную, то они будут расти более однородно. Чем больше растения находятся на стадии цветения, тем в большем количестве света они нуждаются. Во время первых 3–4 недель цветения растения потребляют немногим меньше света, чем на протяжении завершающих 3–4 недель. Цветущие растения во время последних трех-четырех недель размещаются прямо под лампу, где свет ярче. Растения, которые только что были помещены в комнату цветения, могут находиться по периметру сада, а затем более зрелые растения сдвигаются к центру оранжереи. Такая хитрость поможет увеличить урожай на 5–10%.

При этом крупные растения бывает весьма затруднительно поворачивать. Для упрощения этого процесса можно приобрести блочные конструкции (об этом поговорим далее), либо поместить контейнер на телегу с колесами.

Самая большая интенсивность света – непосредственно под лампой. Для стимулирования равномерного роста расположите растения таким образом, чтобы они получали свет одинаковой интенсивности

Точно также обстоит дело с гровингом: листья на верхушках растений получают более интенсивный свет, чем листья у основания. Верхние листья затеняют нижние и поглощают световую энергию, в результате нижним листьям достается меньше световой энергии. Если нижние листья не будут получать достаточно света, они пожелтеют и отомрут, либо будет необходимо их обрезать еще до созревания. Высокие растения (1.8 метра), требуют больше времени для роста и дают больше урожая, чем более низкие, метровые растения. При этом урожай с самих макушек будет примерно одинаковый. В связи с недостатком света, высокие растения имеют больше соцветий ближе к верхушке (90–120 см) и меньше ближе к основанию стебля.

Высокие растения имеют тенденцию к образованию тяжелых шишек, чей вес стеблю сложно удерживать. Эти растения нуждаются в постоянной подвязке. Низкие растения лучше держат вес макушек, и у них больше цветочного веса, чем листового.

Комнатные растения нуждаются в достаточном количестве света, без которого они не могут правильно развиваться. Чтобы организовать их правильное освещение, необходимо использовать специальные светодиодные светильники.

Лампа с диодами является самым эффективным способом обеспечения необходимого цветового спектра светокультурных растений. Чаще всего оно используется для , в оранжереях, аквариумах, закрытых садах и для комнатных цветов.

LED-светильники стали самой лучшей альтернативой естественного освещения, так как отличаются экономичностью и длительным сроком эксплуатации.

Недостаточное освещение способствует замедлению естественного развития растения.

Ствол цветка утончается, между листочками увеличивается шаг, а появившееся листья не достигают нормальных размеров (пеларгония). Листья, которые располагаются у земли становятся вялыми, желтеют и опадают (фикусы и плющ).

По цвету растения видно, что ему не хватает света: оно блекнет, разноцветные листья становятся более зеленными для фотосинтеза. Комнатные цветы, которые выкинули бутоны, не способны развить полноценный цветок. Они мелкие и быстро увядают.

При излишнем освещении растения также испытывают стресс, даже если их хорошо поливают. Чаще всего, комнатный цветок выглядит вялым, а его листья по краям начинает покрываться желтизной. Если не уменьшить поток света направленного на него, то со временем оно засохнет.

Оптимальным решением такого вопроса является светодиодное освещение. Оно способно учесть различные факторы, от которых зависит выращивание светокультурных растений, а также:

1. Обеспечивает процесс фотосинтеза.
2. Предоставляет оптимальное световое облучение.

Светодиодные лампы способны предоставлять 400-700 нм света, что вполне достаточно для правильного развития и роста комнатного цветка. Чтобы они хорошо цвели, а корневая система нормально развивалась необходим синий цвет с волной 420-435 нм. Красный цвет с волной 650-657 нм способствует хорошему росту растения и его листьев. Листья, которые находятся на нижнем уровне, нуждаются в зеленом цвете – 450-600 нм. Спектр других цветов не нужен для роста растения.

Фотосинтез – основной процесс, который происходит в каждом растении. Для такого процесса необходимо достаточное освещение. Световой поток поглощается листьями, что способствует дальнейшему росту всего цветка.

Стоит отметить, что фотосинтез также во многом зависит от:

• внешней температуры;
• количества полива;
• долготы дня и ночи;
• светового спектрального состава;
• интенсивности светового потока;
• наличия двуокиси углерода.

Аквариумные растения требуют к себе особого отношения. О том как правильно подобрать LED светильники для аквариума читайте в .

Оптимальное световое насыщение растение получает при наличии солнечного света, который представляет собой белый свет. Он включает в себя все спектральные цвета, которые можно увидеть. Светодиодные лампы способны создавать белый свет, который так необходим для правильного цветения светокультур.

Пристальное внимание стоит уделить светолюбивым цветам. Для них необходимо:

1. Интенсивность освещения – 140-220 Вт/м2.
2. Спектральное насыщение: зеленого цвета – 490-600 нм; красного цвета – 600-700 нм; синего цвета – 380-490 нм.

Кроме основных биологических потребностей, должны удовлетворяться условия светового насыщения различных светокультур. Основными требованиями для растения являются:

• тепловой режим;
• продолжительность светового дня;
• наличие искусственного светового освещения;
• световой спектр.

Характеристики LED ламп

Важную роль в том, какое количество света будет получать растение, играет высота подвесного освещения. При правильном расположении светодиодной лампы можно создать естественные условия для роста и цветения светокультур дома.

Для полноценного процесса фотосинтеза необходимо, чтобы длина волны была от 400-700 нм - PAR-диапазона.

Особое значение в освещении играет диапазон спектрального цвета, который нужен для фотосинтеза. Отталкиваясь от этого показателя, определяется количество ламп, их высота над цветами. При использовании люминесцентных добиться полноспектрального свечения практически не возможно

Cтоит учесть, что существуют волны, которые не участвуют в фотосинтезе. Они могут провоцировать быстрое старение, появление излишних побегов и разрастанием. К таким волнам относят инфракрасный свет и ультрафиолет.

Наиболее важными волнами, которые помогают комнатным цветам правильно расти, являются синие и
красные.

Диодный светильник не накаливается и обладает свойством равномерно распространять синий и красный цвет. Он может излучать фиолетово-синий и красно-оранжевый цвет. Это позволяет интенсивно развиваться растению с фитобиологической стороны.

Мощность светодиодного освещения рассчитывается в ваттах на м2. Для определения количества ламп учитывают:

• площадь освещения;
• высоту лампы;
• вид светокультуры.

Подача света может быть: периодической, по циклам, постоянной.

Как выбрать оптимальный вариант

Для комнатных цветов следует использовать следующие режимы освещения:

• 1000 -3000 лк - для растущих в затемненном помещении, далеко от окна;
• 3000 – 4000 лк - для нуждающихся в рассеянном потоке света;
• 4000 – 6000 лк - для нуждающихся в прямом освещении;
• 6000 – 12 000 лк - для экзотических видов, плодоносящих.

Найти подробную информацию о свойствах и правилах выбора фитоламп для рассады можно .

Красные светодиоды необходимы растениям, когда они плодоносят или цветут. Существует две волны красного светодиода: слабопоглащаемая и дальняя. Способствует образованию хлорофилла группы А. В диодных светильниках используют больше ламп красного цвета, чем белого или синего.

Производители светодиодов

Проверенными и надежными российскими производителями являются:

• Оптоган;
• Оптрон;
• Артледс.

Мировыми производителями:

1. Agilent Technologies – компания, которая не первый год выпускает светодиодные лампы высокого качества. Производитель дает гарантию на лампы не менее 10 лет и выпускает светильники с различной комбинацией ламп.
2. Optek Technology – производитель высокого уровня. На мировом рынке прочно занял свое место в изготовлении светодиодного освещения. Выпускает различные лампы отличного качества.
3. Edison – известный производитель, который ничем не уступает своим конкурентам. Изготавливает специализированные светодиодные лампы широкого круга использования: в медицине, косметологии, а также для выращивания палисадников.
4. Philips Lumileds – за многие годы, эта компания завоевала доверие у многих покупателей. Выпускает лучшие лампы для светодиодного освещения. Предоставляет длительную гарантию на всю продукцию.
5. Toshiba – компания, которая успешно изготавливает различной конфигурации и видов светодиодные лампы. Качество товара на высшем европейском уровне.

Опыт применения

1. Ярослав, 26 лет. Санкт-Петербург. «Я установил светильник с двумя рядами светодиодов: красными и синими лампами. Был доволен результатом: растения стали более сильными и плодоносными. Рекомендую такие лампы для светокультур».
2. Светлана, 42 года. Нижний-Новгород «Занимаюсь разведением светокультурных растений. Специально установила светильник с синими и красными лампами производителя Артледс. Уже через несколько дней заметила, что цветы приобрели более сочный цвет, стебли стали более крепкими и листья перестали желтеть по краям».
3. Ирина, 22 года. Москва «Специально занимаюсь выращиванием цветов на продажу. Для большей эффективности установила светодиодные лампы, которые помогают цветам всегда быть в отличном состоянии. Советую всем цветочникам не экономить на правильном освещении».
4. Андрей, 34 года, Тюмень «Используя светодиодные лампы уже не первый год. Сначала относился скептически, но на собственном опыте убедился в результативности такого освещения. Главное правильно расположить светильник и своевременно поливать цветы».

Искусственное светодиодное освещение способно благотворно влиять на рост и цветение комнатных цветов в зимний период , а также в помещениях, где свет плохо проникает.

Большое значение в освещении играет: спектр, высота подвеса и режим подсветки растений.

Если хотите, чтобы комнатные цветы были здоровыми и красивыми, необходимо учесть световые параметры и потребность определенных видов растений в искусственном светодиодном освещении.

Каждый Фазан Сидит там, Где Зеленеет Овес .

Многие из садоводов-цветоводов, пробовавших выращивать рассаду, сталкивались с таким неприятным явлением, как вытягивание рассады в условиях недостаточной освещенности при посеве ранней весной.
Попробуем разобраться в причинах и попытаемся понять, как его предотвратить.

Ну, а для начала — немного теории.

Спектр дневного света

Из школьного курса физики известно, что знаменитая формула: Каждый Охотник Желает Знать — Где Сидит Фазан описывает очередность расположения в спектре белого цвета семи основных цветов, если перечислять их в обратной последовательности (справа — налево):

Количественно цвет или спектральная составляющая характеризуется длиной волны, которая измеряется в нанометрах (нм).

Белый свет занимает область длин волн от 400 до 800 нм:

• фиолетовый расположен в левой (короткие волны) части (400 нм),
• красный — в правой (длинные волны) части диапазона (800 нм).

В левой части — переход в область ультрафиолетового излучения, в правой — в область инфракрасного (теплового) излучения.

Замечу сразу, что применительно к жизни растений принято красный свет делить на просто красный (660 нм) и дальний красный (730 нм). В чем их разница — об этом чуть ниже. Но это очень важные участки спектра.

Совсем детский вопрос: почему днем свет — белый, а окружающий нас мир — цветной? Почему какие-то поверхности, предметы, объекты имеют тот или иной цвет?
Ответ прост: если поверхность непрозрачного предмета (частицы, его составляющие) отражает, например, красную часть спектра, а остальные — поглощает, то мы будем видеть ее тоже красной. Аналогично и с другими цветами или их комбинациями.

Фотосинтез

Представим себе уже достаточно взрослое растущее зеленое растение.

Главные условия его жизни: солнце, воздух и вода (плюс минеральное питание из почвы). Солнечный свет — источник энергии, диоксид углерода (углекислый газ) воздуха — источник углерода (главного строительного материала) и вода — источник кислорода, входящего в ее состав (на молекулярном уровне).

И все эти три жизненные силы объединены процессом фотосинтеза, при котором происходит образование органических веществ (углеводов) благодаря энергии света при участии фотосинтезирующего пигмента — хлорофилла.

Днем, на свету вода разделяется на кислород и водород и запасается энергия. Ночью, в темноте углекислый газ соединяется благодаря запасенной энергии с водородом, и образуются молекулы углеводов.

Заметим, что выделяющимся в результате световой фазы фотосинтеза кислородом дышит все живое на Земле.

Как же влияет на фотосинтез спектральный состав солнечного или иного света?

Давайте вспомним — почему лист растения зеленый? Правильно, именно потому, что его поверхность отражает (а значит — не поглощает) зеленый свет. А это свойство объясняется именно присутствием в зеленом листе пигмента хлорофилла. И поглощает хлорофилл свет (а значит и энергию) из красной и синей областей спектра дневного света.

Отсюда вывод применительно к фотосинтезу: желто-зеленая составляющая дневного света практически бесполезна для роста и жизни растения, а нужен ему — красный и синий свет.

Но давайте все же не забывать, что все сказанное про фотосинтез относится к взрослому (или достаточно подросшему) растению. А нас интересуют особенно первые дни или даже часы жизни растения, прорастающего из семени.

И оказывается, что здесь есть свои законы, возможно даже более сложные, чем процессы фотосинтеза. Который не происходит по той простой причине, что в проростке пока еще нет хлорофилла, без которого фотосинтез, а значит, рост и сама жизнь растения — невозможны. Как же разорвать этот порочный круг?

И тут появляется новое понятие — фотоморфогенез.

Фотоморфогенез — это процессы, происходящие в растении под влиянием света различного спектрального состава и интенсивности. В них свет выступает не как первичный источник энергии, а как сигнальное средство, регулирующеепроцессы роста и развития растения.

Можно провести некую аналогию с уличным светофором, автоматически регулирующим дорожное движение. Только для управления природа выбрала не «красный — желтый -зеленый», а другой набор цветов: «синий — красный — дальний красный».

И первое проявление фотоморфогенеза возникает в момент прорастания семени.

Итак, семя проснулось от спячки и начало прорастать, находясь при этом под слоем почвогрунта, т.е в темноте. Замечу сразу, что мелкие семена, посеянные поверхностно и не присыпанные ничем, тоже прорастают в темноте ночью.

Кстати, по моим наблюдениям, вообще вся раасада, стоящая в светлом месте, прорастает ночью и увидеть массовые всходы можно утром.

Но вернемся к нашему несчастному проклюнувшемуся семени. Проблема заключается в том, что даже появившись на поверхность почвы, росток об этом не знает и продолжает активно расти, тянуться к свету, к жизни, пока не получит специального сигнала: стоп, можно дальше не спешить, ты уже на свободе и будешь жить. (Мне кажется, люди не сами придумали красный стоп-сигнал для водителей, а украли его у природы…:-).

И такой сиuнал он получает не от воздуха, не от влаги, не от механического воздействия, а от кратковременного светового излучения, содержащего красную часть спектра.

А до получения такого сигнала проросток находится в так называемом этиолированном состоянии. В котором он имеет бледный вид и крючковатую согбенную форму. Крючок — это вышедший наружу эпикотиль или гипокотиль, нужный для защиты почечки (точки роста) при продирании через тернии к звездам, и он сохранится, если рост продолжится в темноте и растение будет оставаться в этом этиолированном состоянии.

Для вывода растения из такого состояния достаточно ежедневного кратковременного освещения продолжительностью от 5 до 10 минут.

Красный свет

Почему это происходит — еще немного теории. Оказывается, кроме хлорофилла, в любом растении есть еще один замечательный пигмент, имеющий название — фитохром. (Пигмент — это белок, имеющий избирательную чувствительность к определенному участку спектра белого света).

Особенность фитохрома заключается в том, что он может принимать две формы с разными свойствами под воздействиемкрасного света (660 нм) и дальнего красного света (730 нм), т.е. он обладает способностью к фотопревращению. Причем поочередное кратковременное освещение тем или другим красным светом аналогично манипулированию любым выключателем, имеющим положение «ВКЛ-ВЫКЛ», т.е. всегда сохраняется результат последнего воздействия.

Это свойство фитохрома обеспечивает слежение за временем суток (утро-вечер), управляя периодичностьюжизнедеятельности растения. Более того, светолюбивость или теневыносливость того или иного растения также зависит от особенностей имеющихся в нем фитохромов. И, наконец, самое главное — цветением растений также управляет…фитохром! Но об этом — в следующий раз.

А пока вернемся все же к нашему проростку (ну почему ему так не везет…) Фитохром, в отличие от хлорофилла, есть не только в листьях, но и в семени. Участие фитохрома в процессе прорастания семян для некоторых видов растений таково: просто красный свет стимулирует процессы прорастания семян, а дальний красный — подавляет прорастание семян. (Возможно, что именно поэтому семена и прорастают ночью). Хотя, это и не является закономерностью для всех растений. Но в любом случае, красный спект более полезен (он стимулирует), чем дальний красный, который подавляет активность жизненных процессов.

Но предположим, что нашему семечку повезло и оно проросло, появившись на поверхности в этиолированном виде. Теперь достаточно кратковременного освещения проростка, чтобы запустить процесс деэтиоляции: скорость роста стебля снижается, крючок распрямляется, начинается синтез хлорофилла, семядоли начинают зеленеть.

И все это, благодаря красному свету. В солнечном дневном свете обычных красных лучей больше, чем дальних красных, поэтому днем высока активность растения, а ночью оно переходит в неактивную форму.

Как же различить эти два близких участка спектра «на глаз» для источника искуственного освещения? Если вспомнить, что красный участок граничит с инфракрасным, т.е. тепловым излучением, то можно предположить, что чем теплее «на ощупь» излучение, тем больше в нем инфракрасных лучей, а значит и дальнего красного света. Подставьте руку под обычную лампочку накаливания или под люминесцентную лампу дневного света — и почувствуете разницу.

Синий свет

Ну вот, с красным светом немного разобрались. А теперь вернемся к нашим баранам, точнее — фазанам из знаменитой формулы, которые олицетворяют собой фиолетово-синюю область спектра. И попытаемся разобраться, как же влияет на жизнь проростка синий свет. Заметим, что желто-зеленая часть спектра практически никак не влияет: ни холодно от него — ни жарко.

Итак, синий свет — чем же он хорош или плох. На самом деле — синий цвет играет также важную роль в жизни растений, благодаря другому пигменту — криптохрому, который реагирует на синий свет в диапазоне от 400 до 500 нм.
Для взрослых растений синий цвет, в частности, регулирует ширину устьиц листьев, управляет движением листьев за солнцем, угнетает рост стеблей.

Применительно к прорастающему растению очень важна роль синего света в сдерживании роста стебля и гипокотиля, т.е. в ограничении «вытягивания» рассады. Синий свет также угнетает прорастание семян.

Кроме того, синий свет управляет изгибом проростка и стебля: со стороны источника синего света рост клеток тормозится, поэтому стебль изгибается в сторону источника света. Наверное, все наблюдали рассаду, согнутую в сторону окна — это из-за синего света.

Название этого явления — фототропизм.

Синий свет (а к нему можно отнести и ультра-фиолетовую часть спектра) стимулирует деление клеток, но тормозит их растяжение. Кстати, именно поэтому для альпийских растений, растущих на высокогорных лугах с большим процентом ультрафиолета, характерна розеточная, низкорослая форма. А при недостатке синего света (например, в загущенных посадках или под стеклом) растения вытягиваются.

Практические выводы

Можно ли из всего сказанного выше сделать какие-то практические выводы применительно к выращиванию рассады? Давайте попробуем.

При этом нас будет интересовать выращивание рассады ранней весной в квартире в условиях короткого светового дня, требующего применения источников искусственного освещения. Здесь рассаду поджидает много неприятностей, связанных с особенностями освещения, поэтому вмешательство человека и его правильное поведение чрезвычайно важны. Гораздо проще дело обстоит в более поздее время года и в условиях открытого воздуха (в саду) — там регулирующую роль берет на себя солнце.

Первый вопрос — где лучше проращивать рассаду: на свету или в темноте?

1. На свету, на подоконнике.

• Положительная сторона — сразу же после прорастания проростки гарантированно получат дозу света, тот самый сигнал, который выведет их из состояния прорастания.
• Отрицательная сторона — возможно тормозящее, угнетающее воздействие красных и синих лучей на прорастание семян.

2. В темноте или закрытом от света месте.

• Положительная сторона — больше шансов на прорастание, т.к. исключено угнетающее действие света.
• Отрицательная сторона — если вовремя не отреагировать на появившиеся всходы, то велика вероятность получения вытянутой рассады.

Из практических соображений первый вариант более предпочтителен в тех случаях, когда не всегда есть возможность регулярного контроля за состоянием рассады.

Но мне кажется, что возможен еще и компромиссный, хотя и менее удобный вариант: днем плошки с посеянными семенами держать в темном месте, а на ночь выставлять их на подоконник к свету. Тогда и волки сыты будут и овцы — целы… Семена ночью прорастут, а утром — солнышко вот оно.

Ну и самый экзотический вариант (когда погода пасмурная или окна северные)- утром, обнаружив проростки, в течениие 10 минут светить на них достаточно ярким белым светом с помощью какого-либо светильника.

Второй вопрос — чем подсвечивать взошедшую, уже растущую рассаду?

При выборе светильника в первую очередь нужно обращать внимание на его спектральную характеристику. При этом яркость и мощность решающего значения не имеют.

К сожалению, информация о спектре большинства бытовых светильников отсутствует, поскольку не входит категорию нормируемых параметров. А приводимая иногда в рекламе информация с трудом поддается проверке из-за сложности спектральных измерений, к тому же требующих специальных измерительных приборов.

Замечу, что речь не идет о специальных профессиональных светильниках, а лишь только о бытовой осветительной продукции.

Тем не менее, минимальная информация качественного характера общеизвестна и из ее анализа можно сделать какие-то предположения.

Обычные лампы накаливания не годятся, т.к. в их спектре много желтого и инфракрасного излучения, но мало синего света.
Более удачно применение люминесцентных светильников дневного света, спектр свечения которых более равномерен и не содержит инфракрасных (тепловых) лучей.

И хотя в нем есть какая-то доля излучения желто-зеленой части спектра, но она, хотя и не дает пользы, но и вреда особого не приносит, т.к. хлорофилл просто-напросто отражает этот свет. В то же время присутствие синей составляющей в их излучении будет способствовать торможению роста стеблей, тем самым препятствуя вытягиванию рассады.

Естественно, любые искусственные светильники разумно использовать только в вечерние и ранне-утренние часы, днем лучше пользоваться естественным освещением от окна.

И в заключение — немного собственного опыта (совсем свежего).

В этом году появилось желание сдвинуть посевную кампанию на месяц-полтора в более раннюю сторону (январь-февраль) с тем, чтобы освободить апрель для аналогичной деятельности в саду в открытом грунте.

Сказано — сделано. И в середине-конце января с интервалом в неделю было засеяно семенами некоторое количество плошек. Ну, а дальше события развивались по сценарию, описанному выше. Единственной проблемой было только то обстоятельство, что эту вот статью я тогда еще не успел прочитать, по той простой причине, что еще не написал ее. Поэтому все делалось практически вслепую.

И тем не менее сейчас (в начале апреля) на подоконнике днем, и на столе под лампой — вечером красуется примерно 20-30 плошек с неплохо выглядящей цветочной рассадой. А шесть штучек пеларгоний (по UNWINS’овской терминологии — гераней) чернолистных уже стоят распикированными в горшочки и уже с фигурными листьями (правда, пока еще не черными).

Но оставим хвастовство и вернемся к лампе. Это просто настольная лампа дневного света, по всей видимости — люминесцентная, но бездроссельная, а потому — совершенно бесшумная. Куплена в обычном магазине, торгующем бытовыми светильниками.
Лампа имеет массивное основание, на котором крепится кронштейн со светильником. Светильник — прямоугольной (овальной) формы, лампа — U-образная трубка люминесцентная. У кронштейна очень много степеней свободы, поэтому светильник леко и просто премещается в пространстве и принимает лбое положение. Освещает достаточно равномерно и без подогрева площадь примерно в половину квадратного метра. Прошлой весной такой одной лампы хватило, чтобы вырастить с добрую сотню видов растений рассадой. Ну а в межсезонье ее можно использовать по прямому назначению.
В частности, для экрана компьютера нужен полумрак, а при работе с бумажными текстами очень помогает такая настольная лампа, в том числе и для написания статьи про неё саму.

Как устроены растения
В мире существует более 280 тысяч различных видов растений, от мельчайших одноклеточных водорослей д...

КРАСНОЯРСКАЯ РЕГИОНАЛЬНАЯ ДЕТСКО-МОЛОДЕЖНАЯ

ОБЩЕСТВЕННАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ

«НАУЧНОЕ ОБЩЕСТВО УЧАЩИХСЯ»

Краевое государственное бюджетное оздоровительное образовательное

Учреждение санаторного типа для детей, нуждающихся в длительном

Лечении «Ачинская санаторная школа – интернат»

Влияние спектра дневного света

на развитие растений

(исследовательская работа)

Городская научно-практическая конференция

Выполнили :

учащаяся 7 класса Мягкова Ирина и

учащийся 8 класса Правитель Дмитрий

Руководители :

учитель биологии и химии

Ачинской санаторной школы-интернат

Каташина Наталья Юрьевна и

учитель физики Трегубова

Галина Николаевна

АЧИНСК 2011

1. 
   ВВЕДЕНИЕ

1. 
   ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ

2.2. РАСТЕНИЯ И СВЕТ

1. 
   3. ПРАКТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ РАБОТЫ

3.1. ВЛИЯНИЕ СПЕКТРОВ СВЕТА НА

ПРОРАСТАНИЕ СЕМЯН
3.2. РАЗВИТИЕ ПРОРОСТКОВ

4. ЗАКЛЮЧЕНИЕ

5.СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

I.Введение

Еще во второй половине 16 века итальянец Франческо Мавролик предложил считать, что в солнечном свете после преломления, как и в радуге, семь цветов: красный, оранжевый, желтый, зеленый, голубой, синий, фиолетовый (до него полагали, что «чистых» цветов только три). Их порядок легко запомнить, выучив фразу. «Каждый охотник желает знать, где сидит фазан (в ней первая буква каждого слова совпадает с первой буквой названия цвета). Эти цвета распределяются по убыванию длины волны.

Количественно цвет или спектральная составляющая характеризуется длиной волны , которая измеряется в нанометрах (нм ). Белый свет занимает область длин волн от 400 до 800 нм. При этом фиолетовый расположен в левой (короткие волны) части (400 нм), а красный - в правой (длинные волны) части диапазона (800 нм).

Изучение закономерностей в отношениях между растениями и средой их обитания на разных уровнях организации является одной из главных фундаментальных задач экологической науки, так как растительность представляет собой важнейший компонент абсолютного большинства экосистем и биосферы в целом. Важнейшим фактором окружающей среды для растений является свет, который выступает источником энергии для фотосинтеза и регулятором всех сторон жизнедеятельности растительного организма. Растения получают из окружающей среды световые сигналы, которые являются индикаторами свойств окружающей обстановки и используют полученную информацию для адаптации и развития.Это осуществляется с помощью фоторецепторов с целью определения спектрального состава, интенсивности, направленности светового потока, продолжительности и периодичности освещения.

Актуальность работы в том, что светокультура растений находит все более широкое применение в сельскохозяйственном производстве для досвечивания рассады овощных и декоративных культур и при выращивании растений при полном искусственном освещении в теплицах, на селекционных станциях. Многие садоводы-цветоводы,

пробовавшие выращивать рассаду, сталкивались с таким неприятным явлением, как вытягивание рассады в условиях недостаточной освещенности при посеве ранней весной.

Гипотеза:

искусственное освещение и различные по длине световые волны влияют на прорастание семян и развитие проростков в условиях короткого светового дня, поэтому вмешательство человека и его правильное поведение чрезвычайно важны.

Объект исследования - проростки вьюнка декоративного.

Предмет исследования – влияние разных длин световых волн на развитие проростков.

Цель нашей работы : выявление процессов, происходящих в растении под влиянием света различного спектрального состава. Для выполнения поставленной цели необходимо решить следующие задачи :

• 
  Подобрать литературу по данной теме;
• 
  Посадить и прорастить семена растений;
• 
  Создать условия для наблюдения влияния спектров света на проростки;
• 
  Наблюдать за процессами, происходящими с растениями при разном освещении;
• 
  Проанализировать полученные результаты, сформировать выводы;

  II.ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ

  2.Теоретическая часть

  2.1 Первые объяснения спектра видимого излучения дали Исаак Ньютон в книге «Оптика» и Иоганн Гёте Роджер Бэкон призмах .

  Ньютон первый использовал слово спектр (лат. spectrum - видение, появление) в печати в 1671 году , описывая свои оптические опыты. Он сделал наблюдение, что когда луч света падает на поверхность стеклянной призмы под углом к поверхности, часть света отражается, а часть проходит через стекло, образуя разноцветные полосы. Учёный предположил, что свет состоит из потока частиц (корпускул) разных цветов, и что частицы разного цвета движутся с различной скоростью в прозрачной среде. По его предположению, красный свет двигался быстрее, чем фиолетовый, поэтому и красный луч отклонялся на призме не так сильно, как фиолетовый. Из-за этого и возникал видимый спектр цветов.

  Ньютон разделил свет на семь цветов: красный , оранжевый , жёлтый , зелёный , голубой , индиго и фиолетовый . Число семь он выбрал из убеждения (происходящего от древнегреческих софистов), что существует связь между цветами, музыкальными нотами, объектами Солнечной системы и днями недели. Человеческий глаз относительно слабо восприимчив к частотам цвета индиго, поэтому некоторые люди не могут отличить его от голубого или фи Первые объяснения спектра видимого излучения дали Исаак Ньютон в книге «Оптика» и Иоганн Гёте в работе «Теория Цветов», однако ещё до них Роджер Бэкон наблюдал оптический спектр в стакане с водой. Лишь спустя четыре века после этого Ньютон открыл дисперсию света в призмах .

  2.2 Солнечный свет – один из наиболее важных для жизни растений экологических показателей. Он поглощается хлорофиллом и используется при построении первичного органического вещества.

  Основными характеристиками света являются его спектральный состав, интенсивность, суточная и сезонная динамика.

  По спектральному составу солнечный свет неоднороден. В него входят лучи, имеющие различную длину волны. Из всего спектра для жизни растений важна фотосинтетическая активная (380-710 нм) и физиологически активная радиация (300-800 нм).

  Причем, наибольшее значение имеют красные (720-600 нм) и оранжевые лучи (620-595 нм). Именно они являются основными поставщиками энергии для фотосинтеза и влияют на процессы, связанные с изменением скорости развития растения (избыток красной и оранжевой составляющей спектра задерживает переход растения к цветению).

  Синие и фиолетовые (490-380нм) лучи, кроме непосредственного участия в фотосинтезе, стимулируют образование белков и регулируют скорость развития растения. У растений, живущих в природе в условиях короткого дня, эти лучи ускоряют наступление периода цветения. Ультрафиолетовые лучи с длиной волны 315-380 нм задерживают «вытягивание»

  растений и стимулируют синтез некоторых витаминов, а ультрафиолетовые лучи с длиной волны 280-315 нм повышают холодостойкость.

  Лишь желтые (595-565 нм) и зеленые (565-490 нм) не играют особой роли в жизни растений.

  Учет потребностей растений в определенном спектральном составе света необходим при правильном подборе источников искусственного освещения. В комнатных условиях в качестве таковых наиболее удобно использовать люминесцентные лампы.

  Почти все комнатные растения светолюбивы, т.е. лучше развиваются при полном освещение, но различаются по теневыносливости. Принимая во внимание отношение растений к свету, их принято подразделять на три основные группы: светолюбивые , теневыносливые и тенеиндифферентные .

  Как и все живые организмы, растения обладают способностью адаптироваться к изменяющимся условиям. Эта способность различна у разных видов. Есть растения, довольно легко приспосабливающиеся к достаточному или избыточному свету, но встречаются и такие, которые хорошо развиваются только при строго определенных параметрах освещенности. В результате адаптации растения к пониженной освещенности несколько меняется его облик. Листья становятся темно-зелеными и немного увеличиваются в размерах (линейные листья удлиняются и становятся уже), начинается вытягивание междоузлий стебля, который при этом теряет свою прочность. Затем их рост постепенно уменьшается, т.к. резко снижается производство продуктов фотосинтеза, идущих на посторенние тела растения. При недостатке света многие растения перестают цвести.

  При избытке света хлорофилл частично разрушается, и цвет листьев становится желто-зеленым. На сильном свету рост растений замедляется, они получаются более приземистыми с короткими междоузлиями и широкими короткими листьями.

  Появление бронзово-желтой окраски листьев указывает на значительный избыток света, который вреден растениям. Если срочно не принять соответствующие меры, может возникнуть ожог.

  Важными характеристиками светового режима является суточная и сезонная динамика.

  Длина светового дня меняется в течение года. В умеренных широтах самый короткий день равен 8 ч., а самый длинный – более 16 ч.

  III. ПРАКТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

  3.1
  Методика: Опыты проводились в лаборатории Ачинской санаторной школы интернат. В качестве опытных растений были взяты декоративные вьюнки(convolvulus) . Вьюнок , культивируемый в семействе садовых цветов , - растение невьющееся. Он только по форме цветка похож на дикорастущий вьюнок. Высота куста достигает до 40-50 см. Цветки в диаметре до 4 см, воронковидной формы, обычно трёхцветные - сине-бело-жёлтые, бывают также белые, розовые, голубые и лиловые. Раскрываются цветки только в солнечную погоду. Цветёт с июля до поздней осени. Учитывая то обстоятельство, что в естественных условиях произрастания растения никогда не получают чисто красный, чисто синий или чисто зеленый свет, а получают их сумму с разными максимумами излучения в зависимости от плотности посева и географической широты места, мы использовали в качестве источников света цветные лампы синего, зеленого и красного цвета.
  При определении биологической эффективности источника искусственного света или отдельных областей спектра в качестве основных критериев оценки мы брали показатели скорости роста, развитие листьев и стебля- основные физиологические процессы, определяющие продуктивность растений. Какова же ответная реакция растений на облучение их тремя основными областями - синей, красной или зеленой?
  На первом этапе работы необходимо было замочить и прорастить семена. На третий день после замачивания, мы посадили семена в почву. Сразу поставили емкости с семенами изолированно друг от друга, под разные источники света. Это простые настольные лампы с массивным основанием, на котором крепится светильник. Освещение достаточно равномерное и без подогрева, площадь - половина квадратного метра. Освещение проводили с 10.00 до 19.00.Через неделю семена начали прорастать. Были получены следующие результаты – семена проросли одинаково в красном и синем свете. Семена, которые стояли в темноте и которые освещались зеленой лампой, проросли быстрее. Но рассада, стоящая в темноте, получилась с вытянутыми стеблями. Видимо сразу же после прорастания проростки не получили необходимую дозу света, который должен был вывести их из состояния прорастания. А вот красные и синие лучи угнетают прорастание семян.

  1. 
     Проростки, которые находились под синими лучами, получились более компактными, с коротким стеблем, более мелкими, но толстыми листьями и короткими черешками.
  2. 
     У растений, стоявших под зеленым облучением, стебель и листья очень вытянулись. Листовые пластинки стали очень тонкими. Это вероятно произошло из-за того, что зеленые лучи проходят через листья, не поглощаясь ими.
  3. 
     У проростков в красном свете самые крупные крепкие листья и осевые органы. Вероятно процесс образование углеводов при фотосинтезе здесь самый высокий
  8

  Вывод: Лучи синие тормозят рост стеблей, листовых черешков и пластинок, формируют компактные растения и более толстые листья, позволяющие лучше поглощать и использовать свет в целом. Синяя часть спектра света почти полностью поглощается хлорофиллом, что создаёт условия для максимальной интенсивности фотосинтеза.

  Зелёные лучи практически проходят через листовые пластинки, не поглощаясь ими. Последние под их действием становятся очень тонкими, а осевые органы растений вытягиваются. Уровень фотосинтеза – самый низкий.

  Красная часть спектра способствует интенсивному росту листьев и осевых органов растений. Этот свет очень полно поглощается хлорофиллом и увеличивает образование углеводов при фотосинтезе. Зона красного света имеет решающее значение для всех физиологических процессов.

  IV. ЗАКЛЮЧЕНИЕ

  Солнечная энергия – непременное условие существования зеленых растений. Под ее воздействием происходит процесс фотосинтеза, в ходе которого растения из углекислого газа, воды и минеральных веществ почвы синтезируют первичные органические вещества, выделяя в атмосферу кислород. Солнечный свет – незаменимый фактор жизни растений, которые чутко реагируют на изменение интенсивности солнечной радиации, ее спектрального состава и продолжительности дня. Каждому участку спектра света предназначена своя роль в жизнедеятельности растений. Это влияние еще недостаточно изучено учеными. Работу над данной темой можно продолжить и посмотреть, как спектры свет влияют на цветение растений.

  Практическое значение работы в том, что мы выявили влияние разных световых частей спектра на развитие проростка вьюнка. Результаты работы могут быть использованы в сельскохозяйственном производстве для досвечивания рассады овощных и декоративных культур и при выращивании растений при полном искусственном освещении.

  Работая над данной темой, мы:

  1. 
     Узнали много интересного о природе света и длинах световых волн.
  2. 
     Приобрели навыки в проращивании и высаживании семян.
  3. 
     Получили практические навыки ухода за проростками растений.
  4. 
     Развили умение работы с научной литературой и получением информации в сети Интернет.

  Результатом исследования является приобретение дополнительных знаний по биологии и физике, получение конкретных данных о влиянии спектров света на проростки.

  V. СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

  1. Д.Э. Т 16 4.2 «Электричество и магнетизм». – М.: Мир энциклопедий Аванта, 2007

  2. Д.Э. Физика – М.: ТКО «АСТ», 1994

  3. ЭСЮФ. – М.: Педагогика, 1998

  4. http://grow.kalarupa.com/tag/blue-light/

  5. http://humangarden.ru/books/spectr.htm

  6. http://www.forum.homecitrus.ru/index.php?showtopic=8498

  3-
  

Светодиодные светильники для растений, в отличии от предыдущих источников света, имеют монохроматическое излучение, чем и обусловлена их эффективность. Возможность подбора спектра в его фитоактивной части, дает такие неоспоримые преимущества, как отсутствие излишнего теплового и ультрафиолетового излучения, соответственно нет риска ожогов и обезвоживания растений, так же исключается неусвояемый растениями зеленый и желтый цвета.

Несмотря на то, что светодиодные фитолампы сразу имеют свет с теми длинами волн, которые лучше всего подходят для подсветки растений, то есть чаще всего синего и красного света, воздействие фитосветильника на рост будет разным в зависимости от соотношения мощности излучения данных цветов.

У нас исследований воздействия светодиодных светильников для растений не много, но в мире эта тема достаточно известна, поэтому, немного теории.

Фотосинтез – процесс, при котором растения превращают воду и углекислый газ в органические соединения, используя энергию света. Для этого они используют два типа хлорофилла а и b, с достаточно узким диапазоном поглощения света в красном и синем спектре. Для хлорофилла a пик поглощения это 430нм и 662нм, для b соответственно 453нм и 642нм. Для роста и развития растения более важен хлорофилл a, хлорофилл b только помогает увеличить диапазон спектра поглощения. При этом точность спектра синего света не так важна, растения могут использовать более широкий диапазон, в отличии от красного света. На самом деле многие производители led grow светильников, используя светодиоды, прекрасно понимают, что такой точности в длине волны добиться практически невозможно, при этом экспериментально, эффективность фитоламп высокая, так как свет все равно, расположен вблизи от пика поглощения и практически полностью усваивается растениями. Поэтому правильнее будет говорить о диапазоне используемого света, при этом спектры 430-460 нм для синего и 640-660 нм для красного света можно считать вполне подходящими для выращивания большинства растений. Иногда производители источников света для растений еще добавляют светодиоды с длиной волны 612 нм, то есть оранжевого света, но этот свет не участвует в процессе фотосинтеза, он используется бактериями, грибами и растениями только для синтеза каратиноидов, и поэтому влияние его незначительное. Более подробное описание процесса можно найти здесь - http://en.wikipedia.org/wiki/Photosynthesis
Для практического применения светодиодных фитоламп и фитосветильников, значительно важнее правильное соотношение красного и синего спектров, потому что именно это соотношение формирует развитие растений.

Синий свет с длинами волн 430-460 нм необходим для вегетативной стадии роста, в целом способствуя укреплению растений, развитию корневой системы, стебля, листьев. Для начала развития растения, безусловно, синий свет имеет большее значение, чем красный. При недостатке в спектре синего света растения начнут рано вытягиваться, будут иметь слабый стебель с длинными междоузлиями. При этом на данной фазе роста фотопериод, то есть время и ритм освещенности не имеет большого значения, главное чтобы растению хватало света для собственного развития, то есть можно подсвечивать практически 24 часа в сутки.

Красный свет необходим растениям для цветения и плодоношения. Как только растение определяет, что в освещении превалируют красный свет, это становится сигналом к ускоренному росту, развитию и цветению. Большое количество красного света в спектре в природе возникает при затенении растений и эволюционно в ответ на развитие конкурентов растения начинали бурный рост и плодоношение. Для этой фазы развития растений становится важен фотопериодизм, для каждого вида растения он свой, чаще 12-16 часов. Важно для активации цветения и плодоношения создавать суточный ритм, близкий к природному для данного растения, с достаточным количеством энергии света.

В зависимости от того что вашим растениям необходимо, какую фазу роста и развития вы хотите подсвечивать, вы можете выбрать соответствующие светильники. При этом, несмотря на то, что реальную фотосинтетическую активную радиацию, то есть полезную энергию, которую излучают светодиоды красного и синего цвета, подсчитать достаточно трудно в связи с разной энергией квантов, общее грубое соотношение известно. Большинство производителей, говоря о нейтральном воздействии света на растения, называют соотношение 4-6 красных на 1 синий светодиод. Соответственно если вам нужно стимулировать больше вегетативное развитие, то соотношение красных и синих, должно меньше чем 4 красных на 1 синий либо полностью синие светодиоды. Если необходимо стимулировать цветение, то красного должно быть больше чем шесть к одному, или только красные светодиоды. Все вышесказанное будет полноценно работать, только если используются специальные светодиоды led grow light с соответствующими спектрами, предназначенными для подсветки растений. При правильном использовании светодиодных фитосветильников, за счет возможности эффективно воздействовать на разные фазы развития растений, можно в любое время года, независимо от естественного освещения, получить прогнозируемый результат.