Світло і рослини
Стаття написана Павлом Чайкою, головним редактором журналу «Пізнавайка». З 2013 року з моменту заснування журналу Павло Чайка присвятив себе популяризації науки в Україні та світі. Основна мета як журналу, так і цієї статті – пояснити складні наукові теми простою та доступною мовою.
Всім відомо, що величезна більшість рослин не може жити без сонячного світла. Згадаймо найпростіший дослід, який проробляють на шкільних уроках біології: затінений від світла паросток, потворно витягуючись безбарвним стебельком, чахне. До останнього часу вважали, що розвиток рослини залежить від того, як довго вона освітлена. З цих позицій і велися численні дослідження. Вивчався вплив довжини світлового дня і поєднання так званих фотоперіодів – зміни дня і ночі, світла і темряви. Тим часом судити про вплив сонячного світла, лише відраховуючи години, засікаючи довжину світлового дня, невірно. Такий експеримент з точки зору сучасної геофізики ніяк не відображає дійсного стану речей.
Справа в тому, що сонячне світло постійно і значно змінюється як у своїй якості (спектральному складі), так і кількості (потужності світлового потоку). Крім деяких коливань в інтенсивності самої сонячної радіації, сонячне світло, перш ніж дійти до поверхні Землі, до рослин, піддається сильним змінам у своєрідному світлофільтрі, яким є майже трьохтисячікілометрова товща земної атмосфери. При цьому доводиться враховувати, що чим нижче стоїть сонце, тим довше шлях його прямих променів через атмосферу, і, навпаки, чим вище сонцестояння, тим коротше цей шлях. Крім того, земна атмосфера відображає і розсіює короткохвильову частину сонячної радіації: ультрафіолетові, фіолетові і сині промені. А саме ці промені, за законами квантової механіки, володіють найбільшою енергією і значною фотохімічною активністю. Навпаки, довгохвильова частина спектру (інфрачервоні, червоні, помаранчеві, жовті промені) добре проникає навіть через хмари.
Це означає, що в північних районах нашої півкулі Землі, незважаючи на дуже довгий світловий день, рослини отримують порівняно мало короткохвильових променів, до них доходить світловий потік невеликої інтенсивності. А в південних – тропічних і субтропічних районах на рослини потрапляє багато короткохвильової радіації і велика сила світлового потоку, хоча тривалість світлового дня менша. У південній півкулі ці явища відповідно зміщуються на південь.
Змінюється якість і кількість сонячного світла і по місяцях року, особливо значно в помірних поясах. Це пов’язано із зміною висоти сонцестояння. Нарешті, сонячне світло, доступне живим організмам, неоднакове у всіх районах земної кулі протягом дня. Це, зрозуміло, має величезне значення для життя і розвитку рослин. Наприклад, в області тропіків і субтропіків сонце тривалий час протягом дня стоїть високо – короткохвильова радіація дуже багата, а період низького сонцестояння в швидко минаючі ранкові та вечірні години – відносно короткий. Навпаки, в районах більш високих географічних широт, де влітку бувають довгі проміжки ранкового та вечірнього освітлення, рослини переважно знаходяться в умовах низького сонцестояння, бідного короткохвильовими променями.
Для рослин, які звикли до певного світлового режиму, потрібна певна якість і кількість сонячного світла. Численні досліди з вивчення фотоперіодизму рослинних організмів будувалися так, що піддослідні рослини при укорочуванні світлового дня затемнюються вранці і ввечері, і виходило, що вони висвітлювалися лише в полуденний час, при більш високому стоянні сонця і переважанні короткохвильового спектра. Рослини, розвиток яких прискорювався при такому освітленні, отримали назву рослин «короткого дня»; ті ж , на яких це позначалося негативно, – «довгого дня».
Але справа не в тривалості дня і в поєднанні фотоперіодів. Це ще близько століття тому показав академік Т. Д. Лисенко. Розробляючи теорію стадійного розвитку рослин, він зіткнувся з тим, що для проходження стадій потрібні не фотоперіод, а певні кількості світла.
Але як бути з тим величезним фактичним матеріалом, накопиченим у нас і за кордоном, який говорить про вплив фотоперіодизму на розвиток рослин? Мабуть, тлумачення наявних фактів у світлі сучасної геофізики потрібно дати інше. Необхідно виходити з якості та кількості світла, при якому рослини успішно проходять стадії свого розвитку, а не з довжини світлового дня. Так, в наших багаторічних дослідах було встановлено, що рослини «короткого дня» для успішного стадійного розвитку вимагають на першому етапі багато короткохвильових променів. Світло ж ранкових і вечірніх годин, тобто «довгого дня», бідне короткохвильовими променями, зі слабкою силою світлового потоку, затримує їх розвиток. Саме тому тропічні і субтропічні рослини в районах помірного поясу навіть при підходящій температурі не розвиваються нормально, хоча і дають багато зеленої маси.
Автор: С. Шаін.
>