Свет и растения

Статья написана Павлом Чайкой, главным редактором журнала «Познавайка». С 2013 года, с момента основания журнала Павел Чайка посвятил себя популяризации науки в Украине и мире. Основная цель, как журнала, так и этой статьи – объяснить сложные научные темы простым и доступным языком

Всем известно, что огромное большинство растений не может жить без солнечного света. Вспомним простейший опыт, который проделывают на школьных уроках биологии: затененный от света росток, уродливо вытягиваясь бесцветным стебельком, чахнет. До последнего времени считали, что развитие растения зависит от того, как долго оно освещено. С этих позиций и велись многочисленные исследования. Изучалось влияние длины светового дня и сочетания так называемых фотопериодов — смены дня и ночи, света и темноты. Между тем судить о влиянии солнечного света, лишь отсчитывая часы, засекая длину светового дня, неверно. Такой эксперимент с точки зрения современной геофизики никак не отражает действительного положения вещей.

Дело в том, что солнечный свет постоянно и значительно меняется как в своем качестве (спектральном составе), так и количестве (мощности светового потока). Кроме некоторых колебаний в интенсивности самой солнечной радиации, солнечный свет, прежде чем дойти до поверхности Земли, до растений, подвергается сильным изменениям в своеобразном светофильтре, которым является почти трехтысячекилометровая толща земной атмосферы. При этом приходится учитывать, что чем ниже стоит солнце, тем длиннее путь его прямых лучей через атмосферу, и, напротив, чем выше солнцестояние, тем короче этот путь. Кроме того, земная атмосфера отражает и рассеивает коротковолновую часть солнечной радиации: ультрафиолетовые, фиолетовые и синие лучи. А именно эти лучи, по законам квантовой механики, обладают наибольшей энергией и значительной фотохимической активностью. Наоборот, длинноволновая часть спектра (инфракрасные, красные, оранжевые, желтые лучи) хорошо проникает даже через облака и тучи.

Это значит, что в северных районах нашего полушария Земли, несмотря на очень длинный световой день, растения получают сравнительно мало коротковолновых лучей, до них доходит световой поток небольшой интенсивности. А в южных — тропических и субтропических — районах на растения попадает много коротковолновой радиации и большая сила светового потока, хотя длительность светового дня меньшая. В южном полушарии эти явления соответственно смещаются на юг.

Меняется качество и количество солнечного света и по месяцам года, особенно значительно в умеренных поясах. Это связано с изменением высоты солнцестояния. Наконец, солнечный свет, доступный живым организмам, неодинаков во всех районах земного шара в течение дня. Это, разумеется, имеет громадное значение для жизни и развития растений. Например, в области тропиков и субтропиков солнце длительное время в течение дня стоит высоко — коротковолновая радиация очень обильна, а период низкого солнцестояния в быстро проходящие утренние и вечерние часы — относительно короткий. Напротив, в районах более высоких географических широт, где летом бывают длинные промежутки утреннего и вечернего освещения, растения преимущественно находятся в условиях низкого солнцестояния, бедного коротковолновыми лучами.

Для растений, привыкших к определенному световому режиму, требуется определенное качество и количество солнечного света. Многочисленные опыты по изучению фотопериодизма растительных организмов строились так, что подопытные растения при укорачивании светового дня затемнялись утром и вечером, и получалось, что они освещались лишь в полдневные часы, при более высоком стоянии солнца и преобладании коротковолнового спектра. Растения, развитие которых ускорялось при таком освещении, получили название растений «короткого дня»; те же, на которых это сказывалось отрицательно, — «длинного дня».

Но дело не в длительности дня и в сочетании фотопериодов. Это еще около века назад показал академик Т. Д. Лысенко. Разрабатывая теорию стадийного развития растений, он столкнулся с тем, что для прохождения стадий нужны не фотопериоды, а определенные количества света.

Но как быть с тем громадным фактическим материалом, накопленным у нас и за рубежом, который говорит о влиянии фотопериодизма на развитие растений? По-видимому, толкование имеющимся фактам в свете современной геофизики нужно дать иное. Необходимо исходить из качества и количества света, при котором растения успешно проходят стадии своего развития, а не из длины светового дня. Так, в наших многолетних опытах было установлено, что растения «короткого дня» для успешного стадийного развития требуют на первом этапе много коротковолновых лучей. Свет же утренних и вечерних часов, то есть «длинного дня», бедный коротковолновыми лучами, со слабой силой светового потока, задерживает их развитие. Именно поэтому тропические и субтропические растения в районах умеренного пояса даже при подходящей температуре не развиваются нормально, хотя и дают много зеленой массы.

Автор: С. Шаин.