Регулирующее действие солнечной радиации

21-03-2014, 04:48
Солнечная радиация служит не только энергетическим ресурсом, но и оказывает на растения сильное регуляторное (сигнальное) влияние. Например, свет определяет такие явления, как фотопериодизм, фототропизмы, фотоморфогенез и др., а температура — термопериодизм. Рассмотрим регулирующее действие солнечной радиации на растения.
Свет. От света зависят процессы роста и развития растений, которые определяют его форму и структуру. Эти зависимые от света явления получили название фотоморфогенеза. Благодаря реакции на свет, растение приобретает оптимальную форму для поглощения света в конкретных условиях произрастания.
Так, на интенсивном свету рост стебля замедляется, а при недостатке света, напротив, стебель вытягивается — растение «тянется» к источнику света. В тени у растения вырастают более крупные листья, чем на свету. Эти примеры демонстрируют задерживающее влияние света на рост растения.
Настойчивые поиски механизмов регуляции роста и развития растений под действием света увенчались успехом. Ученые выяснили, что наибольшим регуляторным влиянием обладают красные и сине-фиолетовые лучи света, и это неслучайно.
Известно, что в зависимости от высоты Солнца над горизонтом закономерно изменяется спектральная характеристика потока радиации, падающей на поверхность земли. Когда Солнце находится в зените, в потоке преобладают сине-фиолетовые лучи, а когда низко над горизонтом — красные лучи (табл. 9).
Регулирующее действие солнечной радиации

Оказалось, что растения способны различать красные и синефиолетовые лучи, ориентироваться во времени, и благодаря этому включать или выключать соответствующие ферментативные процессы.
Как показали исследования, в растениях работают две пигментные системы фоторецепторов. В основе одной из них находится сине-зеленый пигмент фитохром — сложный белок хромопротеин, который реагирует на красный свет. Вторая система обеспечивает поглощение синефиолетовой части спектра, и здесь работает желтый пигмент — рибофлавин, получивший название криптохрома. Рассмотрим, как работают эти системы.
Влияние на растения красного света. Пигмент фитохром, отвечающий за поглощение красного света, существует в растении в двух формах, которые называют Ф-660 и Ф-730 (рис. 24). Цифры указывают длину волны, в области которой свет максимально поглощается пигментом.
Регулирующее действие солнечной радиации

При облучении растения красным светом (длина волны — 660 нм) фитохром Ф-660 переходит в физиологически более активную форму Ф-730. Эта форма фитохрома контролирует многие реакции и процессы морфогенеза у растения, активность ферментов, скорость роста и дифференциации органов, ростовые движения и др.
Активная форма фитохрома нестабильна, на белом свету она медленно распадается, а в темноте разрушается или под действием дальнего красного света (длина волны 730 нм) восстанавливается в менее активную форму Ф-660. Таким образом, система обеспечивает запуск реакций растения, обусловленных переходом от темноты к свету. Как оказалось, эти реакции запускаются в том случае, если 50 % фитохрома представлено активной формой Ф-730.
Какое же действие оказывает красный свет на растение? Он тормозит деление клеток и стимулирует их удлинение, растения вытягиваются, становятся тонкостебельными. Такие растения мы встречаем в загущенных посевах культурных растений или в густом лесу.
С активностью пигмента фитохрома ученые связывают работу «биологических часов» растений. Важнейшая функция этих часов — регистрация длины светового дня, которая обеспечивает переход растения к цветению или в состояние покоя.
Таким образом, красный свет определяет фотопериодическую реакцию растений, регулирует начало цветения, старение и опадение листьев, переход растений в состояние покоя и другие важные для них процессы.
Влияние на растения синего света. Синий (и фиолетовый) свет также регулирует многие процессы роста и развития растений. Ho в отличие от красного света, синие лучи стимулируют деление клеток и задерживают их растяжение. Поэтому, например, растения высокогорных альпийских лугов обычно низкорослы, часто имеют форму розеток. Синий свет вызывает фототропизм — изгиб проростка и других осевых органов растения.
В загущенных посевах, при недостатке синего света (и преобладании красного), растения вытягиваются, а нередко и полегают. Это же явление наблюдается в теплицах, стекла которых задерживают синие и синефиолетовые лучи. Напротив, дополнительное освещение растений синим светом позволяет получить в теплицах высокие урожаи листьев салата, корнеплодов редиса и других культур. Кстати, завод готовых теплиц изготовит теплицу по вашим требованиям.
Таким образом, в рассмотренных выше явлениях свет выступает как раздражитель, необходимый лишь для запуска различных физиологических процессов. При этом расходуется малое количество энергии, тогда как для ростовых процессов требуется много энергии.
Влияние спектрального состава света на растения учитывают при подборе источников искусственного излучения (в светокультуре растений). В спектре источника излучения должны быть все участки видимого света, с преобладанием красных, синих и фиолетовых лучей, а также небольшое количество ультрафиолетовой радиации. Наиболее близкие к солнечному спектру по спектральной характеристике ксеноновые лампы (ДКСТ-5000, ДКСТВ-6000), производимые отечественной промышленностью.
Температура. На жизнь растения оказывает влияние как суточная, так и сезонная динамика температуры. Чередование высоких и низких температур служит регулятором внутренних часов растений и оказывает существенное влияние на их рост и развитие. Например, относительно низкие ночные температуры в конце лета повышают урожай клубней картофеля, сахаристость корнеплодов сахарной свеклы, усиливают рост боковых корней томата.
Это явление получило название термопериодизма. Следовательно, температура среды может служить для растений не только энергетическим ресурсом, но и сигнальным (информационным) экологическим фактором.
В регуляции развития растений важную роль играют температуры ниже оптимальных для процессов роста. Действие таких температур активирует прорастание семян, прерывание покоя и подготовку к формированию цветочных почек. Низкие температуры могут оказать стимулирующее действие и на цветение растений. Это явление получило название яровизации. По отношению к яровизации можно выделить, по крайней мере, две группы растений — озимые и яровые.
Озимые растения переходят к цветению и репродуктивному размножению только под влиянием пониженных температур. К этой группе относятся многие однолетние, двулетние и многолетние растения (пшеница, рожь, ячмень, клевер и др.). Озимые высевают в конце лета — осенью. Они зимуют, а на следующий год переходят к цветению и размножению.
Оптимальные для яровизации температуры — это важный экологический фактор, определяющий географическое распространение отдельных видов и сортов растений. Например, для яровизации озимой пшеницы наиболее эффективны температуры от 0 до 5°, для маслины — 10-13°, а для хлопчатника — 20-25°. Длительность непрерывного воздействия пониженными температурами (яровизация) составляет обычно 35-60 суток.
Яровые растения, в отличие от озимых, не требуют для перехода к цветению воздействия низких температур. Это многие зерновые (яровая пшеница), зерновые бобовые, кормовые и другие культуры. В северных широтах яровые культуры высевают весной, а в конце лета — осенью они завершают вегетацию. При осеннем посеве они не выдерживают условий перезимовки и погибают.
В ряде случаев яровизирующее действие низких температур может быть заменено действием синего и красного света при определенной длине светового дня. Это свидетельствует о тесной связи между регулирующим действием на растения света и тепла — важнейших параметров солнечной радиации.

  • Хозяйственно-биологические типы культурных растений
  • Углекислый газ (CO2) как экологический фактор
  • Тепло Солнца
  • Свет и архитектоника растений
  • Свет и фотосинтез
  • Оценка на биологическую устойчивость растений
  • Развитие растений пшеницы
  • Третья и четвертая стадии развития растений пшеницы
  • Световая стадия развития растений пшеницы
  • Стадия яровизации развития растений пшеницы

  • Министерство сельского хозяйства Российской Федерации

    Министерство сельского хозяйства Оренбургской области

    Правительство Оренбургской области

    Визитка компании - сайт компании

    Ильинка Фаворит Агромир Техноорь

    Системы точного земледелия Автопартнер





    Акцент

     

    • Рейтинг@Mail.ru
    • Яндекс.Метрика
    • Индекс цитирования