Зачем растениям нужен свет кратко
Обновлено: 05.07.2024
Продолжаю рассказывать о наших опытах и экспериментах с растениями. В прошлый раз мы говорили о том, как и где растения накапливают запасы питательных веществ. А сегодня я покажу, как мы изучали влияние солнечного света на жизнь растений.
У нас в лэпбуке "Мой сад" было такое задание - назвать факторы, необходимые для жизни растений. Катя их назвала правильно, но вот внятно объяснить, зачем же растению свет, не смогла. Хотя мы и изучали это в прошлом году. Но как говорится, повторение - мать учения :) И мы снова начали все с самого начала. А помогли нам в этом простые опыты, которые может провести любой малыш.
Провести этот опыт нам помог случай: у меня на балконе всю зиму ждала своего часа луковица гиацинта. Лежала она в закрытом шкафчике, в полной темноте и сухости, и я и думать о ней забыла. А когда делала весеннюю уборку, то обнаружила, что она дала росток. Но что это был за росток? Сам на себя не похож - совершенно желтый!
Когда же мы с Катей посадили бедненькую луковицу в землю и поставили ее на яркое весеннее солнце, то уже на следующий день росток стал насыщенно зеленым, а луковица стала стремительно прорастать и даже дала цветочный бутон. Вот сколько сил у нее появилось на солнышке!
В нем стал вырабатываться хлорофилл - пигмент, придающий зеленую окраску растениям. Именно при его участии в тканях растений из углекислого газа и воды под действием света вырабатываются полезные вещества. Этот процесс называется фотосинтезом. Если сказать совсем упрощенно, то растение с помощью хлорофилла "кушает" :) Если нет солнечного света, то нет хлорофилла, и тогда растение будет "голодное" и "бледное". В конце-концов, оно "заболеет" и погибнет.
Чтобы увидеть, как сильно не хватает нужных веществ растениям, растущим в темноте, мы провели еще один простой опыт.
Посадили в две одинаковые банки две одинаковые семечки подсолнуха. Только одну банку оставили на подоконнике, а вторую поставили в шкаф.
Через несколько дней разница между ними стала разительной - подсолнушек, растущий на свету, был крепеньким и ярко-зеленым. Посмотрите, он явно всем доволен:)
А вот подсолнушек из шкафа неестественно вытянулся так, что уже не мог стоять без опоры, и выглядел бледным и хилым. Ему было очевидно плохо.
После этого опыт пришлось прервать, так как Катя наотрез отказалась "мучить растение" и перестала рыдать только после того, как я ей пообещала, что мы несчастный росточек поставим на окно, и он "выздоровеет" :)
Из-за того, что растениям жизненно необходим солнечный свет, они научились его искать и к нему двигаться. Это движение к свету по научному называется фототропизм (фото - свет, тропос - поворот).
Чтобы его пронаблюдать, мы с вечера поставили росточки Катиного душистого горошка в середине комнаты. На следующее утро было очень заметно, что они изменили свое положение почти на горизонтальное - так тянулись к окну.
А после того, как мы вынесли их на светлый балкон, ростки буквально за час снова приняли практически вертикальное положение.
После этого Катя научилась находить проявления фототропизма везде - на наших комнатных цветах, которые наклонены в сторону окон. На деревьях во дворе, которые растут под углом, пытаясь "выйти" из тени дома. На расположении ветвей деревьев и листьев у растений - которые все делают для того, чтобы не закрывать друг другу свет.
Вспомнили мы и наши прошлогодние опыты с подсолнухами, которые делали для журнала "Моя мама - Василиса". У этих растений, вообще, есть особый вид фототропизма - гелиотропизм: бутоны подсолнечника поворачивают свои головки вслед за солнцем в течении световых суток.
Все эти примеры демонстрируют положительный фототропизм - тягу растения к свету. Но бывает еще и отрицательный фототропизм - рост растения от света. Он встречается у тенелюбивых растений и у корней растений. Мы сейчас как раз проводим один опыт с ним. Если получится - покажем :)
Вот так мы изучали тему "Растения и свет".
А в блоге вы найдете еще много интересного для детей по ботанике.
Большую часть года, света для растений очень мало. И те, кто выращивают их круглогодично в закрытых помещениях, а не по сезонно на улице, сталкиваются из-за этого с большими проблемами.
Единственный выход их решить — это использовать искусственные источники света. Какие из них лучше выбрать и на что ориентироваться?
В первую очередь, рядовой обыватель обращает внимание на уровень потребления электроэнергии. Чем больше у вас будет растений, тем больше потребуется светильников и лампочек для них.
Неохота платить за электричество больше стоимости урожая. Поэтому при покупке светильников, большое внимание уделяют такому параметру как КПД лампочки.
Всем известные лампочки-груши с нитью накаливания, в процессе работы очень сильно нагреваются. Связано это с тем, что в них большая часть эл.энергии преобразуется не в свет, а в бесполезное тепло.
Поэтому постепенно от них начали отказываться и стали переходить на энергосберегающие лампы. Их КПД примерно в 4 раза выше, чем у обычных.
Однако по факту, мы получили те же самые люминесцентные лампы, хоть и меньшего размера, но содержащие ртуть. Если такая лампочка разобьется, вам придется срочно принять меры безопасности и провести так называемую демеркуризацию всего помещения.
Не только сама ртуть, но и ее пары ядовиты для человека. И даже в сверхмалых концентрациях могут вызвать тяжелые последствия.
Поэтому впоследствии им на замену пришли более безопасные светодиодные источники света. А специально для растений были разработаны фитолампы.
У светодиодов также высокий КПД и минимальный нагрев. А самое главное, они по-прежнему совершенствуются и улучшают свои характеристики год от года.
Однако как оказалось, КПД лампочки это не главное в правильном выращивании растений. Самое важное — это их спектр и насколько он отличается от естественного солнечного излучения. Ведь именно к нему привыкли все цветы, овощи, фрукты, ягоды.
Что же прячется за таким научным названием как спектр излучения? Чтобы понять это, придется вспомнить что такое свет? А свет — это не что иное, как электромагнитная волна.
Причем каждый цвет имеет определенную длину волны, отсюда и получается радуга. Однако разная длина означает не только разный цвет, но самое главное — разное количество энергии.
Если все цвета условно представить не в виде привычной прямой линии, а в виде шариков, то синий шарик будет самым большим по размеру. Зеленый поменьше, а красный окажется самым маленьким.
Все цвета всегда упрощают именно до этих трех видов R-G-B:
Почему синий шарик окажется самым объемным? Потому что длина его волны самая маленькая. Она меньше чем у зеленого цвета. А у зеленого в свою очередь, меньше чем у красного.
В итоге и получается, что красный цвет несет в себе меньше энергии, а синий больше всего.
И тут у многих может возникнуть логичный вопрос: "А есть ли разница в том, каким именно спектром освещать растения?" И если есть, можно ли эти знания как-то применить с пользой для дела?
Однако все оказывается не так просто. Здесь нужно учитывать еще одну характеристику света - его качественный или спектральный состав.
Чтобы понять как отдельные цвета влияют на эффективность фотосинтеза, проводились научные эксперименты. Из целого листа выделялись отдельные чистые хлорофиллы. После чего, в течение длительного времени, их засвечивали светом различного спектра и проверяли результаты.
При этом в первую очередь, смотрели на эффективность поглощения СО2, то есть интенсивность фотосинтеза. Ниже представлен итоговый график такого эксперимента.
Из него видно, что хлорофилл в основном поглощается в синей и красной областях. В зеленой области эффективность минимальна.
Однако на этом не остановились и провели еще один эксперимент. В растениях также содержатся каротиноиды. Они хоть и играют незначительную роль, но и про них забывать не стоит.
Так вот, аналогичный опыт с каротиноидами показал, что ранее выделенные пигменты листа, поглощают в этом случае свет преимущественно в синей области спектра.
Посмотрев на это, все дружно решили что зеленый цвет абсолютно бесполезен и им можно пренебречь. Основной упор все специалисты предлагали делать только на синий и красный свет.
И соответственно более правильным считалось выбирать лампочки, которые излучают именно эти спектры больше всего.
Но как оказалось, изначальная ошибка экспериментаторов закралась в том, что они использовали не весь лист целиком, а выделяли из него пигменты и смотрели результаты только по ним.
На самом деле, в цельном листе свет очень сильно рассеивается. Провели еще опыты, но уже смотрели на весь лист и использовали разные растения. В итоге получили данные, которые более точно показывали насколько эффективно свет поглощается всем листком, а не его отдельными "кусочками".
С одной стороны, здесь опять доминируют синий и красный свет. Отдельные пики потребления фотонов доходят до 90 процентов.
Однако к удивлению многих, и зеленые лучи оказались не столь бесполезны как думали раньше. Дело в том, что благодаря своей проникающей способности, зеленый снабжает энергией более глубокие участки листвы, куда не долетают ни красный, ни синий.
Таким образом, если полностью отказаться от зеленого, вы можете ненароком погубить растение, и даже не будете понимать в чем причина.
Получается, что все цвета R-G-B нормально усваиваются листьями и нельзя выбрасывать какой-то один из них. Вот только необходимость энергии на разных цветах у разных растений не равноценна.
Для того чтобы объяснить это более наглядно и понятнее, проведем аналогию с чем-то съедобным. Допустим у вас на столе лежит спелый персик, ягода малины и груша.
Для вашего желудка все равно что вы съедите. Он одинаково хорошо переварит все ягоды и фрукты. Но это не означает, что для вас в последствии не будет никакой разницы. Разные продукты все равно по-разному влияют на ваш организм.
Съесть 10 ягод клубники это не то же самое, что 10 груш или персиков. Вы должны найти определенный баланс.
То же самое происходит и со светом для растений. Ваша задача грамотно подобрать, насколько каждого света должно быть в общем спектре. Только таким образом можно рассчитывать на быстрый рост.
Самый главный вопрос - какой свет будет считаться лучшим? Казалось бы, что тут гадать. Лучший вариант это солнечный свет и его близкие аналоги.
Ведь миллионы лет растения именно под ним и развивались. Однако посмотрите на картинку ниже. Вот как реально выглядит интенсивность солнечного света.
Видите, насколько здесь много зеленого. А как мы выяснили ранее, он хоть и полезен, но не в такой степени как другие лучи. Когда говорят, что солнечный свет самый эффективный и нечего отступать от матушки природы, не учитывают один простой факт.
В реальной жизни, а не в экспериментах, растения адаптируются не только к солнечному свету, но также и к условиям окружающей их среды, в которой они произрастают.
Допустим на глубине водоема, где растет какая-то зелень, доминирует синий цвет. А вот в лесу под кроной деревьев, уже победителем выходит зеленый.
Поэтому мнение, что солнечный свет самый лучший, в корне не верно. Здесь нужно больше говорить о том, что он самый универсальный и подходит абсолютно для разных условий.
Всего на этих двух элементарных примерах между огурцом и томатом хорошо видно, насколько у них разная потребность. И если одной и той же лампочкой засвечивать оба овоща сразу, то результаты будут совершенно непредсказуемыми.
Кроме правильно подобранного спектра, важную роль играет еще два параметра - время и ритм освещения.
Все растения изначально произрастали на улице при естественном солнце. А солнце как известно не висит в зените 24 часа в сутки. Утром всходит, а вечером заходит. То есть естественная интенсивность освещения сначала постепенно растет, а во второй половине дня, достигнув своего пика, начинает падать.
Это и есть так называемый ритм. И растения его хорошо чувствуют. Измените ритм, не меняя ничего другого, и ваши овощи могут начать болеть, почувствовав себя "не в своей тарелке".
Поэтому опытные садоводы выделили три группы растений - короткого, длинного и нейтрального дня.
Длинный день - это когда интенсивность света наблюдается более 13 часов. Короткий - до 12 часов. Растениям для нейтрального дня все равно когда созревать, хоть при коротком, хоть при длинном.
Не будете соблюдать заданный природой цикл и у вас упадет урожайность. Сами растения будут какими-то карликовыми.
Поэтому мало просто купить супер разрекламированные сорта, правильно их высадить, удобрять и поливать.
Как оказывается, еще нужно их правильно освещать. Причем и здесь нет универсального светильника для больших групп растений, везде требуется индивидуальный подход.
Только в этом случае результат вас порадует и вкусом и размером.
Зачем растениям нужен свет? Для начала проведем небольшой эксперимент. Возьмем фикус, такое не цветущее, вечнозеленое растение, которое есть практически у всех, растущий на подоконнике и переставим вглубь квартиры. Некоторые виды этого растения достаточно переставить на расстояние не более метра, чтобы в течение месяца заметить, как растение начинает активно сбрасывать свою листовую массу. Если не предпринимать никаких действий растение может погибнуть. Учитывая, что в окружении цветка не изменилось ничего кроме режима освещения, можно прийти к выводу, что именно световой поток настолько кардинально повлиял на зеленое растение.
Кстати, мало кто задумывался, почему листья у растений зеленого, а не, например синего или еще какого-нибудь цвета. Зеленым цветом все растения обязаны хлоропластам, которые в больших количествах находятся в толще листа, черешках, стволах надземной части. Хлоропласты устроены достаточно сложно, но чтобы не углубляться в недра серьезной науки хочется сказать, что основной их начинкой является хлорофилл. Именно в нем идут сложнейшие биохимические процессы с поглощением окружающего углекислого газа и выработкой кислорода. Но этот процесс проходит только в светлое время суток. В ночное время, растения, как и все остальные живые организмы, только выделяют углекислый газ.
Кстати, на этом факте часто основывается утверждение, что комнатные цветы нельзя ставить в комнату, где человек ночью спит, потому что, якобы, он может задохнуться. Можно смело сказать что современная наука твердо доказала всю бредовость этого утверждения и необоснованность. Действительно, растение за ночь выделяет настолько мизерное количество углекислого газа, что не может кардинально изменить его соотношение в воздухе, достаточное для нанесения вреда организму человека.
Так зачем же все же свет растениям? Для биохимических реакций, происходящих в растении, исходным сырьем служит углекислый газ, поставляемый надземной частью и вода, добываемая корнем цветка. На определенном этапе синтеза вещества растению нужно чтобы определенный электрон в одном из атомов перешел на более высокий энергетический уровень. Вот эту задачу и решает квант света, который передает свою энергию этому электрону. Далее, в процессе синтеза органических веществ, электрон в этом атоме вернется на свой уровень и все повторится вновь.
Конечно, процесс фотосинтеза был описан очень упрощенно, но даже из такого описания становится ясно, насколько важен свет растениям, какое место он занимает в жизненных процессах растительного мира. Без света остановились бы процессы фотосинтеза (поглощение углекислого газа, выработка кислорода, синтез органических веществ) и соотношение углекислого газа и кислорода в воздухе начало меняться не в пользу человека.
Многие миллиарды лет назад именно растения стали первыми живыми организмами, которые вышли на сушу и подготовили атмосферу к появлению сухопутного животного мира.
Днем растение поглощает углекислый газ и выделяет кислород. Ночью же, когда нет солнечного света, оно поглощает кислород и выделяет углекислый газ с водяными испарениями. Количество кислорода, использованного растением ночью, ниже, чем его количество, произведенное днем.
В первую очередь, именно благодаря свету, растения могут производить питание для самих себя. Конечно, растения получают из земли воду и различные минералы, из воздуха они получают так необходимый им – углекислый газ. Но для того, что бы обеспечить процесс, преобразующий эти элементы в сахара, которые необходимы растению – растению нужна энергия. Солнечный свет, поглощаемый листьями, как раз и преобразуется в энергию, позволяя запустить фотосинтез.
Устьица
Растения не просто дышат углекислым газом, но и отдают кислород. Но чем же дышит растение, какой своей частью? На самом деле, у листа, на его внутренней части – есть маленькие отверстия – устьица.
Кислород
Продуктом отхода процесса фотосинтеза является кислород, необходимый человеку и животным для дыхания. Благодаря растениям доля кислорода в воздухе остается неизменной.
Где течет клеточный сок
Внутренняя часть стебля сосудистых растений состоит из сосудов-трубочек, по которым течет клеточный сок. Те из них, которые доставляют воду и минеральные соли (необработанный сок) из корней в листья, находятся в центральной, более углубленной части стебля — ксилеме, или древесине. Сахара (переработанный сок), произведенные в результате фотосинтеза, двигаются по внешней стороне стебля — флоэме, или лубу, и достигают всех органов растения, так как текут как вверх, так и вниз. В листе транспортными артериями являются жилки, которые пронизывают всю поверхность листа.
Проведи опыт
Заверни две фасолины во влажную хлопчатобумажную ткань и подержи их там, пока они не прорастут. Когда ростки оформятся, пересади их в горшки с землей. Один из них поставь на окно, а другой — помести в шкаф, в темноту. Поливай ростки через три дня в течение двух недель и каждый день измеряй, насколько они выросли. Ты увидишь, что растение, находящееся в темноте, вначале будет расти очень быстро в поисках света, затем его рост замедлится, и росток станет бледно-зеленым. Он продолжит расти, только когда ты поставишь горшок на свет.
Читайте также: