Влияние света на растения
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.
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 430 нм и 662 нм, для b соответственно 453 нм и 642 нм. 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 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.
Для практического применения светодиодных 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.
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.
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 быть 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.
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.
Дальний красный спектр и его влияние на развитие растения
Дальний красный свет (ДК) — длинноволновая радиация в диапазоне 700-800 нм. Она не входит в область фотосинтетически активной радиации (ФАР), потому принято считать, что ДК не оказывает существенного влияния на фотосинтез. Но дальний красный спектр дает растениям информацию об окружающей среде. Если соотношение красного к дальнему красному уменьшилось, значит появились конкуренты за свет и растению пора запускать генетическую программу по избеганию тени.
Восприятие дальнего красного света
Ответственность за анализ световых условий лежит на рецепторах фитохромах. Они воспринимают область излучения как в красной, так и дальней красной зонах. Это позволяет рецепторам измерять соотношение красного к дальнему красному и запускать ответные реакции.
Поглощение дальнего красного света (710—800 нм) переводит фитохром в краснопоглощающую форму (Pr), то есть в стадию, где фитохром абсорбирует красное излучение (600-700 нм). Поглощение же обычного красного света переводит его обратно в форму, где фитохром поглощает дальний красный (Pfr). Это динамический процесс.
Форма Pfr при наступлении темноты мигрирует обратно в форму Pr. Так как происходит это медленно, растения используют систему миграции фитохрома для определения продолжительности ночи. Фитохромы в данном случае работают как тумблер, включающий и выключающий биологические процессы в организме.
Пики поглощения спектров света фитохромами Pr и Pfr
Интенсивность фотосинтеза
Выше было сказано, что дальний красный не входит в область ФАР и его роль в фотосинтезе относительно других спектров скромна. Здесь стоит уточнить, что несмотря на невысокую эффективность, данный спектр все же способствует выделению кислорода.
В эксперименте эстонских ученых проводились замеры на листьях подсолнечника. Их облучали длинами волн от 650 нм до 790 нм. Начиная с 685 нм эффективность фотосинтеза быстро уменьшалась по мере увеличения доли дальнего красного в спектре. Однако тенденция не была линейной. После 720 нм наблюдался небольшой скачок эффективности, который достиг пика при 745 нм и окончательно упал на 770 нм. Важно заметить, что на пике фотосинтетическая активность составляла 20% от полученных значений при обработке 650нм. Те же результаты были получены при облучении другого растения — фасоли.
Эффект Эмерсона
С другой стороны, науке уже более полувека известно такое явление, как эффект Эмерсона. Суть его в том, что можно добиться увеличения эффективности фотосинтеза, если дополнить длинноволновой красный свет (700 нм) коротковолновым (650 нм). При этом вместе они будут иметь большую силу воздействия, чем сумма их воздействий по отдельности. И несмотря на то, что излучение 700 нм еще остается областью ФАР, эффект Эмерсона работает и в более длинноволновых зонах.
Дальний красный и морфология стебля
Типичная реакция растения в ответ на низкое соотношение красного и дальнего красного (К:ДК) заключается в синдроме избегания тени. То есть стебель резко вытягивается по направлению к источнику света. О том, почему именно этот спектр провоцирует такой ответ говорилось в статье про красный свет .
В эксперименте из университета Вагенинген можно наблюдать, как меняется морфология растений томата в зависимости от интенсивности воздействия дальнего красного. Рассаду, возраст которой составлял 15 дней, разбили на группы и поместили в светоизолированные камеры. На протяжении 4 недель растения облучались комбинацией синих (5%) и красных (95%) светодиодов с пиками 450 и 638 нм соответственно. Различия по группам проявлялись в добавлении дальнего красного спектра (730 нм) к основному освещению. В контроле были только красно-синие светодиоды. Также была дополнительная группа, где дальний красный включали на 15 минут в конце светового дня отдельно от основного освещения.
PSS в таблице — это показатель активности фитохромов — чем ниже значение, тем меньше соотношение красного к дальнему красному. EOD (end of day) — группа, которая получала длинноволновой красный только в конце дня.
После завершения опыта были получены данные, где прослеживалась четкая корреляция между высотой растения и интенсивностью дальнего красного света. Важно отметить, что это не повлияло на количество листьев.
С большей или меньшей силой дальний красный способствует вытягиванию стебля и на других культурах. В опытах с цветочными растениями бархатцы были выше на 11%, петунии на 22%, калибрахоа на 32%.
Дальний красный и морфология листьев
Другой реакцией в ответ на увеличенную долю дальнего красного является изменение угла отхождения листа. Чем ниже соотношение К:ДК было у томата, тем более горизонтально ориентированными становятся листья. Таким образом это позволяет увеличить светособирающую поверхность без дополнительных затрат ресурсов. Вместе с этим происходит небольшое увеличение площади листьев до определенного уровня облучения дальним красным.
Площадь листьев томата при обработке пятью видами света (красные точки). EOD (end of day) — группа, которая получала длинноволновой красный только в конце дня.
Но нельзя сказать, что увеличение площади листовой поверхности нечто фундаментальное. В условиях, где необходимо быстрое увеличение высоты стебля, больше ресурсов отводится на его рост. Еще в прошлом веке эксперименты с табаком показали, что дальний красный запускает перераспределение продуктов фотосинтеза в ущерб листьям. Поэтому область 700-800 нм может оказывать как ингибирующее, так и стимулирующее воздействие на рост листьев в зависимости от вида растения.
Регуляторная роль ДК в цветении
В том же эксперименте на томатах сообщается о положительном влиянии дальнего красного на скорость перехода к цветению. После 4 недель роста все растения, обработанные дальним красным, имели по крайней мере две открытые цветочные почки. Напротив, у необработанных растений не было ни одного открытого цветка. Авторы исследования также ссылаются на то, что их данные согласуются с влиянием дальнего красного на время цветения у арабидопсиса.
Еще одним подтверждением положительного влияния ДК на скорость перехода к цветению может послужить реакция бархатцев из упомянутого ранее опыта. Соотношение К:ДК было достаточно низким ( 0,7) и это привело к ускорению появления первых бутонов в среднем на 2 дня. Незначительные, но положительные результаты были также получены на календуле и петунии. Исследователи также обращают внимание на возможную задержку цветения у растений, которые не облучались дальним красным спектром. И в большей степени это касается длиннодневных растений.
Продуктивность под влиянием ДК
Ускорение цветения не единственное, чего удалось добиться благодаря воздействию дальнего красного. У томатов из Вагенингена также сравнивали уровень фотосинтеза между группами. И самый высокий показатель был у варианта с PSS 0.80, что примерно соответствует соотношению К:ДК 3:1. Исследователи отметили связь такого результата с эффектом Эмерсона. И важно то, что синергетический эффект оказался возможен между волнами с пиками в 638 и 720 нм, а не только между 650 и 700 нм, как говорилось ранее.
Благодаря усиленному фотосинтезу и тому, что цветение наступило раньше, плоды сформировали большую массу как в целом, так и по отдельности.
Формирование цветов, устьев и плодов растений томатов в зависимости от четырех уровней PSS и обработки EOD-FR.
В таблице видно, что общая сырая масса плодов FW (fresh weight) увеличивается по мере возрастания интенсивности дальнего красного. Но для получения оптимальных результатов достаточно небольшое включение ДК в спектр, чему соответствует уровень PSS 0.80. При этом обработка в конце дня (EOD) также имеет положительный результат, но меньший, чем постоянное присутствие длинноволновой зоны в спектре.
Заключение
Дальний красный спектр вносит большой вклад в жизнь растения, что контрастирует с общепринятым мнением. Он регулирует развитие организма, позволяя ему выживать в растительном сообществе. Одна из самых значимых функций данного спектра — запуск программы по избеганию тени. Несмотря на отсутствие дальнего красного в области ФАР, он может существенно влиять на фотосинтез. Также небольшое добавление длинноволнового красного в общий спектр ускоряет цветение и увеличивает количество урожая. Обработка растения ДК в конце дня тоже имеет положительные, но менее выраженные результаты.
Влияние спектра света на рост растений
Растения нуждаются в энергии, обеспечивающей их рост, созревание цветов и плодов, размножение. Источником энергии является солнечный свет, который поглощается хлорофиллом (зеленым пигментом) в листьях. Под воздействием света происходит процесс фотосинтеза – образования углеводородов из углекислого газа и воды. Побочным продуктом фотосинтеза является кислород, необходимый живым организмам. 
Спектр солнечного света состоит из электромагнитных волн, имеющих определенную длину. Человеческое зрение различает спектральный участок 320-720 нанометров. При этом каждой длине волны соответствует свой цвет: от фиолетового до красного. Исследования ученых доказали, что для растений наиболее важно излучение оранжевого и красного (590-720 нанометров), а также синего цвета (400-470 нм). 
Важную роль при выращивании растений играет показатель освещенности (PAR) в микромолях. Максимальная освещенность наблюдается в безоблачные летние дни, составляя приблизительно 2000 микромолей на квадратный метр. 
Большинство плодовых и овощных культур оптимально растет и плодоносит при PAR около 500 мкмоль/кв.метр. При увеличении уровня освещения достигается точка светового насыщения. Избыточность освещенности зачастую приводит к замедлению роста. Светолюбивым видам требуется PAR свыше 1000 мкмоль/кв.метр.
Влияние спектра света на рост растений
Красный и оранжевый
Вносят максимальный вклад энергии в протекание фотосинтеза. Способствуют увеличению биомассы, ускорению прорастания, цветения, плодоношения.
Белый
Имитирует естественную освещенность с различными оттенками. Рекомендуется использовать совместно с красным освещением.
Синий
Является регулятором скорости развития, позволяя вырастить рассаду с более короткими, утолщенными стеблями и мясистыми листьями. Стимулирует образование органических веществ. Ускоряет наступление цветения.
Ультрафиолет
Излучение в спектральном диапазоне 270-380 нм стимулирует жизнедеятельность и синтез витаминов, повышает холодостойкость.
Требования к свету в теплице
- искусственное освещение должно включаться на 12-15 часов в сутки;
- необходимо имитировать смену дня и ночи, отключая подсветку на 6-7 часов;
- требуется подбирать осветительный период под этапы развития растений. Например, овощам на начальном этапе нужна подсветка до 20 часов, а на завершающем – 10-11 часов;
- плодоносящие растения нуждаются в большем количестве света в отличие от зелени;
- следует обеспечить равномерность светового потока за счет установки рефлекторов, имеющих возможность фокусировки;
- цвет свечения осветительных приборов должен выбираться с учетом особенности выращиваемой продукции и стадии ее созревания.
Эффективность белых светодиодов
Многим выращиваемым культурам требуется определенный процент белого света, имитирующего дневное освещение. Например, овощи растут интенсивнее под белым светодиодным свечением. Наибольший эффект достигается при использовании светоизлучающих диодов, имеющих цветовую температуру 4000 Кельвинов.
Лучший спектр света для растений
На рисунке показан наилучший световой спектр для выращивания растительных культур. Видны значения длин волн и цветовая гамма пиков фотосинтеза, фотоморфогенеза и синтеза хлорофилла. Основные пики приходятся на 445 и 660 нанометров. Минимумом поглощения отличаются зеленые и желтые волны (500/600 нм).
Три категории растений
Светолюбивые
Гелиофиты нуждаются в интенсивном освещении и плохо переносят затенение. В условиях теплиц им требуется много света для нормального роста и развития. Примеры: томаты, кабачки, баклажаны.
Теневыносливые
Сциофиты хорошо развиваются при невысоком уровне освещенности. Избыток света негативно сказывается на вкусовом качестве продукции. К теневыносливым относят брокколи, цветную, пекинскую и белокочанную капусту, огурцы, редис, фасоль.
Тенеиндифферентные
В эту категорию входят растения, прекрасно растущие в тени и требующие минимальной подсветки в течение дня. Например, ревень, многолетний лук, щавель, руккола, шпинат, салат.
Возможное светодиодное освещение
Светильники для рассады
Для выращивания рассады лучше всего подходят светодиодные светильники со спектром, в котором преобладают красный, оранжевый, синий цвета. Именно такая цветовая гамма активизирует фотосинтез, дает достаточно энергии для быстрого прорастания и эффективного развития.
Светильники для растений на светодиодах выгодно отличаются малым энергопотреблением, высокой светоотдачей и долговечностью в эксплуатации. Компактные размеры позволяют удобно разместить осветители даже в небольшом помещении.
Светодиодные лампы устанавливаются на различной высоте: после высевания семян – 12-14 см, с увеличением в дальнейшем до 25 см. Длительность подсветки варьируется в зависимости от вида рассады: помидоры – 15-17 часов, а, например, перец и баклажаны – 11-12 часов.
Светодиодное освещение для теплиц
Светодиодное освещение теплиц пользуется наибольшей популярностью, благодаря целому ряду преимуществ перед альтернативными источниками света:
- более высокая энергоэффективность;
- возможность выбора спектрального диапазона;
- наличие регулировки яркости светового потока;
- равномерность и однородность свечения;
- небольшой нагрев даже у мощных устройств;
- безопасное электропитание 12/24/36 Вольт.
Правильное сочетание разных цветов лед освещения позволяет получать обильные и качественные урожаи на протяжении всего календарного года.
Фито светодиоды
Фитосветодиоды предназначены для установки в фитолампах, используемых как источники искусственного света на всех стадиях выращивания растений. Эта разновидность светоизлучающих диодов выдает свечение с пиком интенсивности в, так называемом, «фитоактивном» спектре (450-660 нанометров), наиболее благоприятном для роста любых выращиваемых культур.
Фитодиоды выделяют максимум световой энергии при минимуме тепловыделения. Поэтому их можно располагать рядом с растительностью, не опасаясь ожога листьев. Еще одним плюсом является меньшее высушивание почвы. Таким образом фитолампа для растений является эффективным светотехническим устройством, помогающим получить обильный урожай.
Освещение аквариумов
Спектр света для аквариумных растений рекомендуется выбирать в красном и синем поддиапазоне. Такое комбинированное свечение улучшает фотосинтез, а также способствует лучшей цветной пигментации подводной флоры.
Красный спектр и его влияние на развитие растения
Красный спектр — излучение в области 600-700 нм. Обладает наибольшим квантовым выходом среди всех диапазонов волн солнечного света. Значит растение эффективнее преобразовывает такую энергию в работу. Поэтому красный спектр важнее других для высокой интенсивности фотосинтеза. Также он вносит фундаментальный вклад в развитие растения, например, влияет на прорастание семян, форму и размеры органов, скорость перехода к цветению.
Восприятие красного спектра
Чтобы увидеть диапазон волн 600-700 нм растение использует белковые рецепторы. Они объединены в общую группу под названием «фитохромы». И каждый выполняет свой ряд задач, но в данной статье будут рассмотрены общие положения, характерные для всей группы. Фитохромы синтезируются в условиях темноты. После ряда превращений попадают в ядро, откуда и запускают «предустановленные» генетические программы растения. Также эти рецепторы улавливают и дальний красный свет, излучаемый в области 700-800 нм. Несмотря на то, что он находится за пределами фотоактивной радиации, дальний красный важен не меньше обычного красного спектра.
Интенсивность фотосинтеза под красным светом
Нормальное развитие растений требует синергетического подхода в освещении, то есть, задействования всех трех физиологически важных спектров. Каждый из них сильно влияет на развитие организма, что напрямую связано с интенсивностью фотосинтеза. Но красный спектр вносит наибольший вклад в интенсивность протекания фотосинтеза.
Иронично, что при условиях, где в качестве единственного источника света использовался только красный, скорость фотосинтеза оказалась меньше, чем только под синим или зеленом светом.
На чистом красном свету хуже производится хлорофилл, без которого фотосинтез невозможен. Синтез каротиноидов, участвующих в улавливании световой энергии, также снижен.
Ухудшается чувствительность устьиц к свету. Это ведет к несогласованности между интенсивностью освещения и степенью открытости устьичной щели. Как результат: снижается фиксация углекислого газа. Также уменьшается плотность устьиц и их проводимость. Снижается количество фермента Рубиско, с которого непрерывно начинается цикл по фиксации СО2. Все это и приводит к тому, что красный спектр в чистом виде действует на растения как стрессор, подавляя фотосинтез.
Синий спектр скрашивает недостатки красного
Но что примечательно, стоит добавить в монохроматический красный свет немного синего, как нейтрализуется большая часть негативных эффектов. В опыте с перцем видно, как повлияла незначительная доля синего на производство сухой массы “DW”. Это также косвенно говорит об увеличении интенсивности фотосинтеза.
Регуляторная роль
Красный спектр регулирует рост и развитие организма с помощью фитохромов. Благодаря им растение воспринимает информацию об окружающих условиях и выбирает соответствующую стратегию для выживания.
Ключевая роль фитохромов в условиях естественного освещения заключается в мониторинге продолжительности светового периода, который вместе с температурой предоставляет растениям важную сезонную информацию. Многие растения используют сезонные сигналы, чтобы вовремя запустить программу цветения и успешно ее пройти. Таким образом красный спектр особенно важен для генеративной стадии фотопериодных растений.
Фитохромы крайне важны в условиях растительного сообщества, где идет непрерывная борьба за ресурсы, в частности, за свет. Красный спектр вызывает удлинение стебля и приводит к апикальному доминированию. То есть такому типу развития, при котором слабо формируются боковые побеги. Ресурсы сконцентрированы на росте верхушки. Параллельно с этим увеличивается площадь листьев с уменьшением их толщины и биомассы. На примере томатов видно, что масса плодов также была меньше в условиях, где красный свет составлял более 90% от общей фотоактивной радиации.
Влияние процентного содержания синего света в дополнительном освещении на характеристики урожая каждого растения. A — общий сухой вес побегов, B — вес плодов, C — вес стебля, D — вес листьев.
Дальний красный
Как упоминалось выше, фитохромы воспринимают и более длинноволновую область излучения — 700-800 нм. Дальний красный свет в естественных условиях сигнализирует растению о наличии конкурентов за свет. Ранее, в статье про влияние зеленого спектра , говорилось, что синий и красный свет по большей части усваиваются в верхнем слое листа, тогда как зеленый проникает вглубь. Так как дальний красный не участвует в фотосинтезе, он проникает в лист и проходит сквозь него с еще большей легкостью.
Фитохромы регистрируют соотношение красного к дальнему красному. И если доля красного уменьшается, значит что-то сверху забирает часть световой энергии. Запускается программа избегания затенения. Это приводит к сильному удлинению стебля, и у растения появляется возможность обогнать в росте соседей-конкурентов. Если такие световые условия сохраняются и дальше, растение делает вывод о том, что соседей перегнать не удалось. После чего запускается другая программа — по ускорению цветения, что позволяет получить семена в неблагоприятных условиях. Таким образом и на практике появляется возможность сократить период до начала цветения, но уже в благоприятных условиях.
Красный спектр ответственен за синтез углеводов. В статье про синий свет был упомянут эксперимент, в котором выращивали кок-сагыз (одуванчик). В нем исследователи пришли к выводу, что освещение с преобладающим красным светом лучше стимулирует синтез сахарозы, то есть углевода. Это впоследствии благоприятно сказывается на производстве растением каучука, основой для которого и служит сахароза. Эти данные подтверждает другой опыт, проведенный на кресс-салате. В исследовании было 2 варианта со светодиодами, где соотношение красного к синему составляло 90:10, 60:40 и контроль с естественным освещением. Больше всего углеводов, 5.5 мг г, накопил салат на варианте с преобладающим красным 90:10. Это в 2 раза больше того, что можно получить при естественном освещении.
Сравнение влияния оптических спектров на количество общих растворимых углеводов в культурном растении (р ≤ 0,01) Разные буквы указывают на существенные различия между обработками ЛСД-тестом.
На этапе появления зародыша из семени красный свет вместе с синим участвует в процессе деэтиоляции. То есть адаптирует растение к жизни на свету. Когда семядольные листочки видят свет впервые, они еще не способны фотосинтезировать из-за отсутствия в них хлорофилла. Красный свет, воздействуя на фитохромы, запускает ряд процессов, и листья приобретают способность к фотосинтезу вместе с зеленой окраской.
Таким образом, если цель выращивания — повысить содержание углеводов в растении, например для производства сладких плодов, то стоит уделить больше внимания красному спектру.
Тонкая настройка
Некоторые виды растений нуждаются в световой обработке, чтобы их семена проросли. Интересный эффект дает облучение семян красным и дальним красным светом. Впервые такой опыт был проведен еще в 1952 году Гарри Бортвиком. В этой работе семена салата Гранд-Рапидс обрабатывали чередующимися потоками красного и дальнего красного, после чего была проанализирована всхожесть. Занимательно, что у семян, облученных красным светом последними, было достигнуто почти 100% всхожести.
Заметно иная реакция наблюдалась у семян, обработанных дальним красным в последнюю очередь. Это приводило к гораздо меньшему проценту всхожести. В естественной среде важно правильно оценить окружающие условия. Растение уже на этапе семени делает это постоянно, корректируя программу выживания. Так, при последней обработке дальним красным у организма появляется информация о загущенном фитоценозе, где мало света для нормального развития. Поэтому часть семян в эксперименте отказалась от прорастания в потенциально неблагоприятных условиях.
Влияние воздействия красного света (100 мкмоль м−2 с−1) (0-60 мин) семян дыни на свежий вес (а), длину (б) и общий внешний вид (в) 3-дневных проростков. Данные представляют собой среднее значение ± SE из 45 измерений. Разные буквы указывают на существенные различия в соответствии с тестом Тьюки (р ≤ 0,05).
Гарри Бортвик продемонстрировал, что красный спектр воспринимается растением уже на этапе семян. Команда ученых из Испании в недавнем исследовании пошла дальше. Они также обрабатывали семена красным спектром, но не остановились на этапе прорастания. Семена дыни и огурца после 12 часового замачивания облучались длиной волны в диапазоне 650-670 нм. Варианты отличались продолжительностью световой обработки: 0, 5, 10, 15, 30, 60 мин. После этого семена в течение трех суток оставляли в темноте для предотвращения дополнительного воздействия света.
Обработка красным не повлияла на процент проросших семян дыни. Во всех случаях значения составляли 90-93%. Но биомасса и длина проростков показали значительные различия в сравнении с контролем. Облучение в течение 15 мин дало наибольшие результаты по этим двум параметрам. Масса увеличилась на 43%, а длина на 33% в сравнении с контролем.
Похожая ситуация наблюдалась и с семенами гороха. Также исследователи отметили рост корневых волосков, особенно после 15 минутного облучения. Растения с этого варианта продолжили выращивать вместе с контролем еще в течение трех недель, чтобы проверить, сохраняются ли положительные эффекты обработки. Невооруженным глазом заметны различия в размерах надземной массы у двух вариантов. По данным исследователей эта разница составила 30-50%.
Изображение 3-недельных растений гороха после 15-минутной обработки семян красным светом. Десять саженцев были перенесены в один горшок и выдержаны в растворе Хогленда.
Данный опыт демонстрирует широкие возможности управления развитием растения с самых первых этапов его жизни. И нужно отметить, что здесь удалось добиться внушительных результатов при минимальных энергозатратах. Это очень важно при выращивании растений в условиях полной светокультуры.
Заключение
Красный спектр самый активный по своему влиянию на фотосинтез, способный как поднять его на максимум, так и существенно подавить. Велика роль красного в регуляторных процессах: задает размеры растения, строение листового аппарата, контролирует цветение и синтез углеводов. Уже на этапе семени этот спектр способен настраивать жизнь будущего организма, повышая его продуктивность.