Вплив променистої енергії на рослини

Основні частини спектра та їх біологічне значення

Електромагнітне випромінювання сонця – сонячна радіація – основне джерело енергії для процесів, що відбуваються в географічній оболонці.

Потужність потоку сонячної радіації в Міжнародній системі одиниць СИ виражається у ватах на 1 м² (Вт/м²). У метеорології потужність потоку сонячної радіації можна виражати в калоріях або джоулях на площу в 1 см² за 1 хв (відповідно кал/(см²хв) та Дж/(см²хв)).

Сонячна радіація складається з електромагнітних хвиль різної довжини. Довжину хвилі в метеорології λ виражають в СИ у мікрометрах (1 мкм = 10^–3 мм), або нанометрах (1 нм = 10^–6 мм).

Розподіл променистої енергії за довжиною хвиль називається спектром. Спектр сонячного світла розділяється на три частини: невидимі ультрафіолетові промені з довжиною хвиль λ<0,40 мкм, видимі промені з довжиною хвиль 0,40<λ<0,75 мкм і невидимі інфрачервоні промені з довжиною хвиль 0,76≤λ≤4 мкм.

В біофізичному аспекті спектр радіації Сонця і неба поділяють на чотири інтервали:

- ультрафіолетова радіація (довжина хвиль 0,29<l<0,38мкм) сприяє диференціації кліток і тканин, стримує їхній ріст, але прискорює проходження етапів формування репродуктивних органів у рослин. Кількість ультрафіолетової радіації, що надходить на висотах, близьких до рівня моря, невелика. У високогірних районах (вище 4 км) енергія ультрафіолетових променів у 2—3 рази більше, ніж на рівні моря.

- фотосинтетично активна радіація (ФАР). У процесі фотосинтезу використовується не весь спектр сонячної радіації, а тільки його частина, що знаходиться в інтервалі довжин хвиль 0,38<l<0,71 мкм. У процесі фотосинтезу на створення органічної речовини може використовуватися до 10% ФАР. ФАР є одним з найважливіших факторів продуктивності сільськогосподарських рослин;

- близька інфрачервона радіація (БІЧР) 0,71 <l< 4,0 мкм, споживається водою листя та стебел рослин і створює тепловий ефект.

- інфрачервона радіація (ІЧР) 4,0 <l< 100,0 мкм. Дія далекої інфрачервоної радіації на рослини дуже незначна. У високогірних районах енергія інфрачервоних променів зростає. Це значною мірою компенсує недостатню кількість тепла, що одержують тут рослини від навколишнього середовища.

Для біологічних процесів живих організмів і рослин найбільше значення має радіація з довжиною хвилі менше 4 мкм, що включає ультрафіолетову, фотосинтетично активну і ближню інфрачервону частини спектру.

Рослинний світ отримує здебільшого пряму та розсіяну сонячну радіацію і значно менше – відбиту.

Доведено, що рослини реагують на

1) тривалість сонячного сяяння, 2) його інтенсивність та 3) спектральний склад.

Реакція рослин на тривалість освітлення називається фотоперіодизмом. По відношенню до тривалості сонячного освітлення рослини поділяють на три групи:

- рослини довгого світлового дня – їх розвиток прискорюється при 20 – 24 годинному освітленні (пшениця, жито, овес, ячмінь, льон, горох, сочевиця, чина, люпин, кормові боби та ін.);

- рослини короткого світлового дня – їх розвиток затримується при збільшенні світлового дня понад 12 годин (просо, соя, квасоля, рис, бавовник та ін.);

- нейтральні – на їхній розвиток тривалість світлового дня не впливає (гречка, нут та ін.).

Інтенсивністю сонячної радіації визначається характер рослинності. За реакцією на інтенсивність сонячної радіації розрізняють три групи рослин:
1 – світлолюбні (озима пшениця, просо, кукурудза, сорго, буряки, рицина),
2 – тіньовитривалі (соя, квасоля, горох, кормові боби), 3 – перехідні. У тіньовитривалих рослин максимальний фотосинтез проходить при порівняно невеликій інтенсивності сонячної радіації, у той час як у світлолюбних рослин він оптимальний при високій інтенсивності.

Встановлено, що для цвітіння рослин необхідне переважання у променистому потоці певного спектрального складу. Так, рослини короткого світлового дня швидше розвиваються при переважанні у загальному світловому потоці синьо-фіолетових променів, а рослини довгого дня – при переважанні червоних променів.

Сонячна радіація впливає на хімічний склад рослин. Наприклад, цукристість буряка і винограду, зміст білка в зерні пшениці тісно пов'язані з числом сонячних днів. Цукристість яблук і ряду інших плодів пов'язана з інтенсивністю сонячної радіації. Кількість олії в насіннях соняшника, льону зростає зі збільшенням приходу сонячної енергії. Опромінення сільськогосподарських тварин ультрафіолетовими променями в зимовий час успішно застосовується як у лікувальних цілях, так і для підвищення продуктивності.

Дата добавления: 2014-01-04