Рост растений влияние света на: ВЛИЯНИЕ ИСКУССТВЕННОГО ОСВЕЩЕНИЯ НА РОСТ РАСТЕНИЙ

Исследовательский проект «Влияние света на рост растений»

Выполнил:


Цизман Алексей,
ученик 3-го класса

Руководитель:

Курьянова В.И.

1. Введение

Природа, естественная среда, окружающая человека в его повседневной жизни — самый интересный объект изучения. Я живу в Иркутской области где лето короткое и большее время длится зима и межсезонье, зелень в моих краях радует глаза человека около пяти месяцев. Поэтому мне нравится выращивать цветы и растения у себя дома.

Еще с древних времен люди знали о пользе растений. Началом цветоводства в Европе можно считать появление первых зимних садов. Первые зимние сады появились в 13 веке, а чуть позже при многих королевских дворах начали устраивать «оранжереи». По-настоящему же комнатные растения появились, когда из Америки, Азии и Африки было вывезено множество новых экзотических цветов. В России начало комнатного цветоводство принято связывать с именем Петра Первого, но это не совсем так. Началось все не при Петре, а при его отце – Алексее Михайловиче. Родина большинства комнатных растений это тропики и субтропики.

В дворянских семьях в основном выращивали пальмы, фикусы, кротоны.

В бедных семьях были цветы: герань, бальзамин, колеус.

Жизнь человека связана с природой, а значит, и с жизнью растений. Издавна люди украшали цветами и растениями себя и свои жилища.

Обычай украшать жилище растениями, возможно, возник в стране с резко выраженной сменой времён года, чтобы задержать дома зелёный островок живой природы. Ведь это и красиво, и полезно для здоровья!

Учеными уже давно доказано положительное влияние растений на микроклимат помещений. Комнатные растения поглощают углекислый газ, тяжелые металлы из воздуха, запахи строительных материалов и клея, источаемые нашими жилищами, болезнетворные бактерий, являются естественными увлажнителями, зеленый цвет листвы улучшает настроение.

Поэтому растения, которые живут с нами в доме, являются моими друзьями. Зимой растениям приходится тяжело, сокращается световой день, батареи центрального отопления сильно иссушают воздух, многие растения переходят в состояние покоя, у них бледнеют и желтеют листья. Растения плохо растут. В зимнее время чувствуется нехватка витаминов, а так хочется покушать свежей зелени. Мне стало интересно, можно ли зимой вырастить у себя дома огород на подоконнике, чтобы и в зимнее время года подавать к столу свежие овощи?

Актуальность темы: При выращивании растений в домашних условиях растения часто болеют и погибают, особенно в зимний период. Я надеюсь, что результаты моей исследовательской работы помогут мне создать благоприятные условия для моих комнатных растений, и я смогу поделиться своими знаниями с одноклассниками.

Моя гипотеза: если не будет достаточного количества света, то растения будут плохо расти.

Цель работы: Изучить влияние света на рост растений.

Задачи работы:

  • Изучить литературу по данной теме;
  • Провести опыты с растениями по изучению влияния света на рост растений;
  • Подобрать оптимальные условия для роста растений

Этапы работы:

  1. Первый этап (ноябрь 2016г.) предполагал изучение и анализ научно- популярной, учебной литературы и периодической печати по теме проекта. На основе этого анализа были выявлены направления исследования, определены его объект, предмет, цель, задачи и сформулирована рабочая гипотеза.
  2. На втором этапе (декабрь — 2016г.) был произведен первый посев растений и наблюдение за влиянием развития растений в зависимости от освещенности.
  3. На третьем этапе (январь 2017г.) анализировались и обрабатывались результаты эксперимента, разрабатывались рекомендации для улучшения содержания и выращивания растений в домашних условиях, второй посев растений.
  4. На четвертом этапе (февраль 2017г.) разработка автоматизированной системы управления микроклиматом растений.

Практическая значимость проекта заключается в том, что разработанные нами рекомендации могут найти широкое применение у людей увлекающихся комнатным цветоводством и растениеводством.

2. Обзор литературы

Из энциклопедии я узнал, что растениям, как и человеку для жизни и нормального роста необходимо питание. Для хорошего роста растениям нужны соответствующие условия: тепло, вода, почва, воздух и свет. Почва необходима потому, что в ней есть питательные вещества. Вода помогает эти питательные вещества получить из почвы. Это возможно, если в комнате тепло. Воздух нужен растениям, как и всем другим живым существам, для дыхания. Для каждого растения нужны определенные условия для лучшего роста и развития. Солнечный свет имеет большое значение в жизни растений. Солнечный свет и углекислый газ, входящий в состав воздуха, соединяясь друг с другом и с водой в листьях растений, образуют особое вещество хлорофилл. Благодаря хлорофиллу растения имеют зелёный цвет. Хлорофилл вырабатывает особый вид сахара, называемый глюкозой. В процессе своего питания растение выделяет из листьев кислород. Такой процесс носит название фотосинтеза.

Фотосинтез растений — это очень сложный химический процесс, в которым вода и двуокись углерода (углекислый газ) при участии света преобразовываются в кислород и сахарозу.

Проще говоря, энергия света преобразовывается в химическую энергию! Далее все живые существа живут за счет этой химической энергии, аккумулированной растениями. Свет солнечный или свет от специальных ламп, применяемых для выращивания овощей, не является однородным, а представляет собой соединение электромагнитных волн с различной длиной, плавно переходящих друг в друга. Соединение это носит название спектра света. Каждая часть солнечного спектра имеет свою длину волны, которая измеряется в миллимикронах, или нанометрах (нм). Ультрафиолетовая часть лежит ниже 380 нм, фиолетовая – в зоне 380-430 нм, синяя – 430-490 нм, зеленая – 490-570 нм, желтая – 570-600 нм, красная – 600-780 нм, инфракрасная – выше 780 нм. Кроме видимой части (380-780 нм) на рост и развитие растений оказывают существенное влияние ультрафиолет до 295 нм и инфракрасные лучи до 2500 нм.

С увеличением высоты Солнца происходят изменения в процентном отношении отдельных составляющих спектра. Так, увеличивается количество лучей ультрафиолетовых и снижается количество инфракрасных.

Овощные растения в любом месте возделывания испытывают на себе постоянно меняющийся спектральный количественный и качественный состав света. Более полный свет получают культуры в открытом грунте. В теплицах света по количеству может быть до 30% меньше, из-за ограждающих материалов и степени их чистоты. Через стекло не проходят лучи с длиной волны менее 340 нм, а пленка пропускает длинноволновые инфракрасные
лучи.

Каждому участку спектра света предназначена своя роль в жизнедеятельности растений.

Ультрафиолетовое излучение менее 280 нм является гибельным для растений. От 10-15 мин такого воздействия теряют структуру растительные белки и прекращают деятельность клетки. Внешне это проявляется в пожелтении и побурении листьев, скручивании стеблей и отмирании точек роста.

Длинные ультрафиолетовые лучи (315-380 нм) необходимы для обмена веществ и роста растений. Они задерживают вытягивание стеблей, повышают содержание витамина C и других. Средние лучи (280-315 нм) действуют наподобие пониженных температур, способствуя процессу закаливания растений и повышая их холодостойкость. На хлорофилл ультрафиолетовые лучи практически не действуют, но у растений, перемещенных из темноты на свет (этиолированных), он интенсивно образуется.

Лучи фиолетовые и синие тормозят рост стеблей, листовых черешков и пластинок, формируют компактные растения и более толстые листья, позволяющие лучше поглощать и использовать свет в целом. Эти лучи стимулируют образование белков, органосинтез растений, переход к цветению короткодневных растений, замедляют развитие растений длиннодневных. Сине-фиолетовая часть спектра света почти полностью поглощается хлорофиллом, что создает условия для максимальной интенсивности фотосинтеза.

Зеленые 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. Красные лучи в сочетании с оранжевыми представляют собой основной вид энергии для фотосинтеза. Наиболее важной является область 625-680 нм, способствующая интенсивному росту листьев и осевых органов растений. Этот свет очень полно поглощается хлорофиллом и увеличивает образование углеводов при фотосинтезе. Зона красно-оранжевого света имеет решающее значение для всех физиологических процессов в растениях

Какой спектр нужен растениям?

Очень часто в интернете можно увидеть вот этот график.

Из которого следует, что пики фотосинтеза и синтеза хлорофилла приходятся на длины волн 445 нм и 660 нм.

Но кроме хлорофилла (зеленого красителя), лист содержит еще и другие пигменты, каротиноиды, которые помогают растениям усваивать и другие длины волн!

А это означает, что лист растения имеет возможность усваивать свет с широким спектром, и фотосинтез протекает при постоянно меняющемся спектре света (а в природе так и происходит, в течении дня световой спектр постоянно меняется).

Это и объясняет, почему скорость фотосинтеза практически не зависит от спектра от голубого до красного.

Смотрим интегральную (не только по хлорофиллу) относительную чувствительность листьев растений от длины волны.

Кстати на этом же графике можно увидеть восприимчивость зрения человека от длины волны. Здесь можно четко увидеть пик восприимчивости на границе зелено-желтой области.

Т.е. человек и растение видят спектр излучения очень по разному. Растения чуть больше отражают (не усваивают) зеленую составляющую

спектра, а так как человек особенно чувствителен именно к этой длине волны, то ему растения кажутся выраженно зеленого цвета.

Глядя на график можно увидеть, что растения могут усваивать свет в широком диапазоне волн! И каждая волна нужна растению!

Поэтому лучше осуществлять досветку, т.е. в дополнение к естественному свету. Если же растения растут только под искусственным светом, то нужно обеспечивать наличие разных частей спектра, в т. ч. и зелено-желтой его части.

3. Методика и результаты исследования

Выводы

Результаты моего исследования помогли мне ответить на интересующие меня вопросы. Эксперимент доказал, что растения не могут расти и развиваться без света, потому что при отсутствии солнечного света не происходит процесс питания растений, а значит растение не получает энергию, необходимую для жизни. При недостатке света растения сильно вытягиваются, болеют что может привести их к гибели.

Мои предположения, что без света растения не будут расти подтвердились. Солнечный свет благоприятно влияет на развитие растений, а значит солнечный свет является источником жизни на Земле.

При использовании досвечивания в период короткого светового дня растения развиваются и хорошо растут, цветут. Искусственное освещение помогает выращивать здоровую рассаду, получать урожай в течение всего года и дольше любоваться цветением любимых растений.

Использование автоматических систем облегчают уход за растениями и улучшают условия содержания растений. Я считаю в будущем при развитии доступной электроники такие системы будут в каждом доме. В данной работе применялась электроника и датчики производства Китай в виду их низкой стоимости по сравнению с аналогами.

Список используемой литературы

1. Багрова Л.А. Я познаю мир (растения). Детская энциклопедия. М.: АСТ: Люкс, 2005 г.

2. Ликум А. Все обо всем: популярная энциклопедия для детей, том IV М.: Компания Ключ – С, филологическое общество Слово, ТНО АСТ 1994г.

3. Сергеев Б.Ф. Я познаю мир: Биология. Детская энциклопедия. М.: ООО Издательство АСТ, 2004г.

4. http://um-ogorod.ru/podsvetka/spektr.htm

5. http://volgaled.ru

Приложения

Проект «Влияние света на рост и развитие растений»

Первые шаги в науку учащихся 2 б класса

             Всем известно, что новые знания можно получать от других в готовом  виде, а можно добывать самостоятельно.

 Для того чтобы научиться их добывать, надо овладеть техникой исследовательского поиска.

             Учащиеся 2 б  класса дружно включились в эту работу, чтобы ответить на многие для себя вопросы: Почему? Где? Как? Зачем? Что? Чем? и  т.п.

     

Первое исследование

Влияние света на рост и развитие растений.

Актуальность темы:  растения есть практически в каждом доме, выращивание комнатных растений стало незаменимой потребностью человека. Каждое  растение требует для своего нормального роста, развития  и цветений определенных условий. Главными из этих условий являются влага, воздух, свет и температура (это мы знаем с уроков окружающего мира).

     Мы хотели бы проанализировать  и узнать, как свет влияет на рост и развитие растений, поэтому объектом исследования являются: лук, чеснок, фасоль, подсолнух, кориандр, укроп.

Цель исследования: изучить влияние света на рост и развитие растений.

Для достижения цели были поставлены

Задачи: 1. Научиться выполнять простые исследования.

                2. Проанализировать влияние света на рост и развитие растений.

                3. Закрепить в условиях наблюдения имеющиеся знания, умения, навыки.

Гипотеза: предполагается, что свет благоприятно влияет на рост и развитие растений.

Для решения следующих задач был выбран следующий метод – наблюдение.

Для проведения наблюдений был проведен небольшой опыт.

     

 18 декабря мы приготовили горшки с грунтом, распушили грунт, полили водой и высадили лук, чеснок и посеяли укроп, кориандр, фасоль, подсолнух.

                         

Горшки поставили на подоконник в классе.

Через день — два поливали водой комнатной температуры.

И вот появились первые всходы!

             

Все результаты  записывали в таблицу наблюдений.

         

Но прошло три недели и наш «огород»  стал погибать, кроме чеснока и лука.  Всходы укропа, кориандра, фасоли и подсолнуха — вытянулись, были очень тонкие, слабые и …  упали.

Чеснок и лук продолжали расти.

28 января собрали урожай чеснока и лука.

                   

       

 Заключение

В результате  исследований мы:

  1. Научились выполнять простейшие исследования: наблюдать, фиксировать данные, ухаживать за растениями.
  2. Проанализировали и поняли, как  воздействует свет на рост и развитие растений.

На основании результатов данного исследования можно сделать следующий вывод: для нормального роста растений нужен свет.  

Из исследованных растений (лук, чеснок, фасоль, подсолнух, кориандр, укроп) лук и чеснок можно выращивать в домашних условиях — в комнате на подоконнике.

Приложение.

                                                   Легенда о луке и чесноке

 

            В долине реки Нила сохранилась пирамида Хеопса, величайшее из каменных сооружений мира высотой 146 метров. Рабы строили эту пирамиду 20 лет. Чтобы они не болели, им каждый день давали лук и чеснок. За 20 лет было истрачено на лук и чеснок 40 тонн чистого серебра.

      Во время эпидемии гриппа нужно каждый день есть лук и чеснок.

Влияние спектра света на развитие растений

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

Автор: CANNA Research

Всем известно, что растению необходим свет для роста посредством фотосинтеза — процесса, включающего фиксацию энергии и производство сахара. Но помимо обеспечения энергией свет также играет ключевую роль во многих других процессах растений, таких как фотоморфогенез и фотопериодизм. На все эти процессы влияет световой спектр, то есть распределение света по электромагнитному спектру. Чтобы объяснить различные реакции растений на свет, нам сначала нужно подумать о самом феномене света.

Принцип света и его спектр

Свет — это форма излучения, которая принимает форму электромагнитных волн, проходящих через воздух или вакуум. Следовательно, его можно описать с помощью трех физических свойств: интенсивности (или амплитуды), частоты (или длины волны) и направления вибрации (поляризации). Все возможные формы электромагнитного излучения можно описать, поместив их в электромагнитный спектр, см. рисунок 1.

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

Рисунок 1: Свет в форме электромагнитных волн описывается электромагнитным спектром. Самым важным качеством света для растений является его длина волны или энергоемкость; чем короче длина волны, тем выше энергосодержание.

Как видно из рисунка 1, это очень маленький диапазон. На самом деле это менее 1 процента от всего спектра. Фотосинтетически активное излучение (PAR) или плотность потока фотосинтетических фотонов (PPFD) — это диапазон света, который растения могут использовать для фотосинтеза. Однако, поскольку PPFD представляет собой сумму всех фотонов в диапазоне 400–700 нм, два очень разных спектральных распределения могут иметь одинаковую PPFD. Это означает, что между PPFD и спектральным распределением нет однозначной связи. Это также означает, что при сравнении источников света нам необходимо учитывать данные о спектральном распределении, а также PPFD.

Свет PPFD выражается в мкмоль/м 2 /с и говорит нам, сколько фотонов света достигнет заданной площади поверхности (м 2 ) за определенный промежуток времени (секунда). Для иллюстрации: большинству растений требуется минимум 30 – 50 мкмоль/м 2 /с PPFD, чтобы остаться в живых.

Как растение воспринимает свет

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

Растение получает информацию от падающего на него света с помощью специальных пигментов, называемых фоторецепторами. Эти фоторецепторы чувствительны к разным длинам волн светового спектра.

Рисунок 2: растение получает информацию от света через три специальных фоторецептора: фототропины (phot), криптохромы (cry) и фитохромы (phy). Первые два активны в ультрафиолетовом и синем свете, а фитохромы реагируют на красный и дальний красный свет.

Есть три группы фоторецепторов, см. рисунок 2:

  • Фототропины
  • Криптохромы
  • Фитохромы

Первые два фоторецептора – фототропины и криптохромы – активны в нижнем диапазоне длин волн (УФ (А) и синий). Эти два рецептора, очевидно, имеют разные функции. Фототропины отвечают за фототропизм или движение растений, а также движение хлоропластов внутри клетки в ответ на количество света. Именно фототропины заставляют стебли наклоняться к свету и открывать устьица.

Криптохромы — это пигменты, которые чувствуют направление света. Ингибирование удлинения стебля регулируется криптохромами, а также работой устьиц, синтезом пигментов и отслеживанием солнца листьями растений. Другие фоторецепторы – фитохромы – чувствительны к красному и дальнему красному свету. Есть две формы фитохрома, Pfr и Pr, которые взаимодействуют. Наибольшее влияние на фотоморфогенез оказывают фитохромы. Удлинение стебля, предотвращение затенения, синтез хлорофилла и реакция цветения — все это функции, обычно контролируемые фитохромом. См. нашу статью «Влияние красного и дальнего красного света на цветение», которая даст вам гораздо больше информации о фитохромах.

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

Синий свет (400–500 нм)

Большая доля синего света оказывает ингибирующее действие на удлинение клеток, что приводит к укорочению стеблей и увеличению толщины листьев. И наоборот, уменьшение количества синего света приведет к увеличению площади поверхности листьев и увеличению длины стеблей. Слишком мало синего света негативно скажется на развитии растений. Многим растениям требуется минимальное количество синего света, которое колеблется от 5 до 30 мкмоль/м 2 /с для салата и перца до 30 мкмоль/м 2 /с для сои.

Взаимодействие красного (600–700 нм) и дальнего красного (700–800 нм) света

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

Две формы фитохрома, Pfr и Pr, играют важную роль в этом процессе. Поскольку в солнечном свете присутствуют как красный, так и дальний красный свет, растения в природе почти всегда содержат как фитохромы Pfr, так и Pr. Растение ощущает окружающую среду по соотношению между этими двумя формами; это называется фотостационарным состоянием фитохрома (PSS).

Фитохром Pr имеет пик поглощения света при длине волны 670 нм. Когда Pr поглощает красный свет, он преобразуется в форму Pfr. Форма Pfr действует наоборот — когда она поглощает дальний красный свет с пиком 730 нм, она превращается в форму Pr. Однако, поскольку молекулы Pfr также могут поглощать красный свет, некоторые молекулы Pfr снова превращаются в Pr. Из-за этого явления не существует линейной зависимости между PSS и соотношением красного и дальнего красного. Например, когда отношение красного к дальнему красному свету превышает два, в PSS почти нет реакции, и, таким образом, развитие растений не затрагивается. Поэтому лучше говорить о PSS, чем о соотношении красного и дальнего красного света.

Количество Pr и Pfr сообщает растению, какой свет он получает. Когда присутствует много Pr, это означает, что растение получает больше дальнего красного света, чем красного. Когда меньше красного света, обратное преобразование (из Pr в Pfr) затруднено, а это означает, что Pr относительно больше.

Рисунок 3: Поскольку дальний красный свет в основном отражается поверхностью листьев, растение получает (относительно) больше этого света, когда оно находится в тесноте с соседними растениями. Чтобы избежать тени, растение отращивает более длинные стебли, чтобы оно могло улавливать больше света.

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

Более высокие растения могут поглощать больше красного света, что увеличивает количество форм Pfr. Это вызовет большее ветвление, более короткие расстояния между междоузлиями и меньший вертикальный рост, чтобы максимизировать поглощение света для фотосинтеза. В результате растения тратят меньше энергии на то, чтобы вырасти как можно выше, и выделяют больше ресурсов на производство семян и расширение своей корневой системы.

Влияние спектра света на цветение

На цветение также влияют формы Pr и Pfr. Продолжительность времени, в течение которого Pfr является преобладающим фитохромом, является причиной цветения растения. По сути, уровни Pfr сообщают растению, как долго длится ночь (фотопериодизм). Когда солнце садится, количество дальнего красного света превышает количество красного света. В темноте ночи формы Pfr медленно превращаются обратно в Pr. Долгая ночь означает, что есть больше времени для этого преобразования. Следовательно, в конце ночного периода концентрация Pfr низка, и это вызывает цветение растений с коротким днем ​​(см. рис. 4).

Низкое соотношение красного и дальнего красного и, следовательно, ограниченное количество красного света в начале ночи очень важны для цветения растений короткого дня. Исследования, проведенные на трех растениях короткого дня — хризантеме, георгине и африканских бархатцах — показывают, что, когда ночь прерывается красной вспышкой, вызывающей высокое соотношение красного и дальнего красного, цветение резко снижается. Был также сделан вывод, что дальний красный свет сам по себе не регулирует цветение. Равная или более высокая доля дальнего красного света улучшит цветение растений короткого дня.

Рисунок 4: Взаимодействие между формами Pr и Pfr и его влияние на цветение растений короткого дня (SDP) и растений длинного дня (LDP).

Ограниченное влияние зеленого света (500–600 нм) на развитие растений

Часто считается, что только синий и красный свет помогают растениям расти и развиваться, но это не совсем так. Хотя большая часть зеленого света отражается от поверхности растения (вот почему мы, люди, видим растения зелеными), сам по себе зеленый свет также может быть полезен для растения. Комбинация разных цветов света может привести к более высокому фотосинтезу, чем сумма его частей. Исследования, проведенные на салате, также показывают, что рост растений и биомасса увеличиваются при добавлении 24% зеленого света к красно-синему светодиоду при сохранении одинаковых уровней ФАР (150 мкмоль/м 9 ). 0024 2 /с) между двумя объектами. Это указывает на то, что даже зеленый свет может оказывать положительное влияние на рост растений.

Ультрафиолетовый свет (300 – 400 нм)

Ультрафиолетовый (УФ) свет также влияет на растения, вызывая компактный рост с короткими междоузлиями и маленькими толстыми листьями. Однако слишком много ультрафиолетового света вредно для растений, так как негативно влияет на ДНК и мембраны растения. Фотосинтезу может помешать слишком много ультрафиолетового света. Исследования показывают, что это происходит при значениях УФ-излучения выше 4 кДж/м 2 /день.

Заключение

Это возвращает нас к общему вопросу: «Что определяет хороший спектр света для выращивания?» На этот вопрос довольно сложно дать общий ответ, так как он сильно зависит от типа растения и требований к выращивание. Для «нормального» развития растений рекомендуются следующие характеристики:

  • Большинству растений требуется минимальное количество 30 – 50 мкмоль/м 2 фотосинтетического света в секунду, чтобы выжить
  • Требуется минимальное количество синего света, которое варьируется от 5 до 30 мкмоль/м 2 /с
  • Требуется несколько большая доля красного и дальнего красного света по сравнению с синим светом
  • Баланс между красным и дальним красным светом: предпочтительно соотношение красного и дальнего красного света менее 2
  • Ограниченное количество УФ-излучения, менее 4 кДж/м 2 /день

Также помните, что:

  • Больше синего света приведет к более коротким стеблям и более толстым листьям
  • Слишком много дальнего красного света или неравный баланс с красным светом приведет к удлинению растений
  • Низкое соотношение красного и дальнего красного и, следовательно, ограниченное количество красного света в начале ночи важны для цветения растений короткого дня
  • Дальний красный свет сам по себе не регулирует цветение
  • Зеленый свет полезен для фотосинтеза, хотя и не влияет на цветение или развитие растений

Следующим шагом является обеспечение наилучшего спектра света для вашей ситуации. Если солнечного света недостаточно, это можно сделать, выбрав хорошую лампу для выращивания. Появление светоизлучающих диодов (LED) в растениеводстве, о котором вы можете прочитать подробнее в другой нашей статье, позволяет производителям оптимизировать световой спектр проще, чем когда-либо прежде.

Полученные данные могут помочь ученым разработать более устойчивые растения, способные противостоять изменению климата — ScienceDaily

Растения удлиняются и изгибаются, чтобы обеспечить доступ к солнечному свету. Несмотря на наблюдение за этим явлением на протяжении веков, ученые до конца его не понимают. Теперь ученые из Солка обнаружили, что два растительных фактора — белок PIF7 и гормон роста ауксин — являются триггерами, которые ускоряют рост, когда растения находятся в тени навеса и одновременно подвергаются воздействию высоких температур.

Результаты, опубликованные в журнале Nature Communications 29 августа 2022 года, помогут ученым предсказать, как растения будут реагировать на изменение климата, и повысить урожайность, несмотря на глобальное повышение температуры, наносящее ущерб урожаю.

«Сейчас мы выращиваем сельскохозяйственные культуры с определенной плотностью, но наши результаты показывают, что нам нужно будет снизить эту плотность, чтобы оптимизировать рост по мере изменения климата», — говорит старший автор профессор Джоанн Чори, директор Лаборатории молекулярной и клеточной биологии растений Солка. и исследователь Медицинского института Говарда Хьюза. «Понимание молекулярной основы того, как растения реагируют на свет и температуру, позволит нам точно настроить плотность посева, что приведет к наилучшему урожаю».

Во время прорастания сеянцы быстро удлиняют свои стебли, чтобы пробиться сквозь покровную почву и как можно быстрее захватить солнечный свет. В норме стебель замедляет свой рост после воздействия солнечных лучей. Но стебель может снова быстро удлиниться, если растение конкурирует с окружающими растениями за солнечный свет или в ответ на высокие температуры увеличивает расстояние между горячей землей и листьями растения. В то время как оба условия окружающей среды — затенение и высокая температура — стимулируют рост стеблей, они также снижают урожайность.

В этом исследовании ученые сравнили растения, растущие в тени и при теплых температурах одновременно — условия, которые имитируют высокую плотность посевов и изменение климата. Ученые использовали модельные растения Arabidopsis thaliana, , а также томат и близкий родственник табака, потому что им было интересно посмотреть, одинаково ли на все три вида растений влияют эти условия окружающей среды.

У всех трех видов команда обнаружила, что растения вырастали чрезвычайно высокими, когда одновременно пытались избежать тени, создаваемой соседними растениями, и подвергались воздействию более высоких температур. На молекулярном уровне исследователи обнаружили, что фактор транскрипции PIF7, белок, который помогает «включать» и «выключать» гены, был доминирующим игроком, способствующим ускорению быстрого роста. Они также обнаружили, что уровень ауксина гормона роста увеличивался, когда культуры обнаруживали соседние растения, что способствовало росту в ответ на одновременные более высокие температуры. Этот синергетический путь PIF7-ауксин позволил растениям реагировать на окружающую среду и адаптироваться в поисках наилучших условий для роста.

Родственный транскрипционный фактор PIF4 также стимулировал удлинение стебля при высоких температурах. Однако при сочетании тени и повышенных температур этот фактор уже не играл важной роли.

«Мы были удивлены, обнаружив, что PIF4 не играет важной роли, потому что предыдущие исследования показали важность этого фактора в связанных ситуациях роста», — говорит первый автор Йогев Бурко, научный сотрудник Солка и доцент Организации сельскохозяйственных исследований. в Институте вулканов в Израиле. «Тот факт, что PIF7 является доминирующей движущей силой роста этих растений, стал настоящим сюрпризом. Благодаря этим новым знаниям мы надеемся точно настроить реакцию роста различных сельскохозяйственных культур, чтобы помочь им адаптироваться к изменению климата».

Исследователи считают, что есть еще один игрок, который еще предстоит открыть и который усиливает действие PIF7 и ауксина. Они надеются изучить этот неизвестный фактор в будущих исследованиях. Лаборатория Берко также будет изучать, как можно оптимизировать этот путь у сельскохозяйственных культур.

«Глобальные температуры повышаются, поэтому нам нужны продовольственные культуры, которые могут процветать в этих новых условиях», — говорит Чори, один из руководителей Инициативы Солка по использованию растений и заведующая кафедрой биологии растений Говарда Х. и Мэриам Р. Ньюман. «Мы определили ключевые факторы, которые регулируют рост растений при теплых температурах, что поможет нам выращивать более продуктивные культуры, чтобы прокормить будущие поколения».

Работа финансировалась Национальным институтом здравоохранения (5R35GM122604-05_05), Медицинским институтом Говарда Хьюза, Фондом Кнута и Алисы Валленберг (KAW 2016.0341 и KAW 2016.0352), Шведским государственным агентством инновационных систем (VINNOVA 2016-00504), EMBO Стипендии (ALTF 785-2013 и ALTF 1514-2012), BARD (FI-488-13), Human Frontier Science Program (LT000222/2013-L) и Благотворительный фонд первопроходцев после докторантуры Солка.