Основы фотосинтеза | Статья на сайте производителя фотосветильников Аврора
8 499 938 45 10
Материалы
Профили
Поддержка
Вход / Регистрация
Купить

Основы фотосинтеза

Свет является важнейшим экологическим фактором, влияющим на рост растений. В ходе эволюции у растений развилась способность посредством фотосинтеза использовать солнечную энергию в процессе формирования органических веществ.

Иллюстрация к 2. Фотосинтез. Рис. 1 основы.png

Рис 1. Процесс фотосинтеза

Мы не будем обсуждать сложные химические процессы, происходящие при фотосинтезе, а поговорим о различных свойствах света и их влиянии на фотосинтез. Качество (спектр), количество (интенсивность) и продолжительность (фотопериод) являются отдельными, но связанными свойствами света, влияющими на фотосинтез. Поэтому обсудим каждое свойство в отдельности и его влияние на системы садового освещения.

Спектральное качество света

Фотосинтетическая активная радиация (ФАР) является основным драйвером фотосинтеза растений. Однако не все длины волн света одинаково эффективно используются при фотосинтезе. Исследования докторов Маккри и Inada в 1970-х годах привели к созданию фотосинтетической кривой отклика, известной теперь как кривая Маккри.

Иллюстрация к 2. Фотосинтез. YPFD.png

Рис 2. Кривая относительной эффективности фотосинтеза


Спектральное качество света является ключевым обстоятельством, принимаемым во внимание при конструировании систем фитоосвещения. Особенно когда такие системы предназначены для использования при отсутствии солнечного света. Традиционные системы освещения на базе натриевых и металл-галогенных ламп высокого давления никогда не позволяли управлять спектром света. Светодиоды не только позволяют создавать светильники с заданным спектром излучения, но обладают другими преимуществами, в том числе высокой эффективностью фотоэлектрических преобразований, низкой тепловой мощностью и регулируемой интенсивностью света. Качество света влияет не только на фотосинтез, но и на морфологию растений, которая известна как фотоморфогенез.

Интенсивность света

Количество фотонов, поглощенных специализированными фоторецепторами, известными как хлоропласты, непосредственно влияет на скорость фотосинтеза.

12121.jpg

Рис 3. Хлоропласты

По мере увеличения интенсивности света (PPFD) растёт и скорость фотосинтеза, до тех пор, пока не достигается точка насыщения. Каждый растительный вид имеет свою точку насыщения, которая сформировалась в соответствии с условиями освещенности местности, в которой растения эволюционировали. Растения, которые развивались в условиях тени, достигают точки насыщения гораздо быстрее тех, которые развивались в условиях полного солнца. Кроме того, даже у светолюбивых растений насыщение наступает быстрее при ограничении других влияющих на фотосинтез факторов, например CO2.

Иллюстрация к 2. Фотосинтез. Насыщение светом.png

Рис 4. Зависимость скорости фотосинтеза от интенсивности света

Еще одно важное понятие для описания влияния интенсивности света на растения известно, как точка компенсации света. Так называют минимальную интенсивность света, необходимую для выживания растения. Как можно было бы ожидать из определения, тенелюбивые растения имеют более низкую точку компенсации, чем растения светолюбивые. 

В целом обеспечение адекватной интенсивности света с правильным спектральным качеством имеет решающее значение для стимулирования роста растений.

Системы освещения растений применяются в двух случаях. В условиях ограниченного естественного освещения фитосветильники могут обеспечивать дополнительное освещение в парниках (например, в зимние месяцы в северных широтах, при облачных условиях). В закрытых помещениях, где солнечный свет отсутствует, фитосветильник является единственным источником энергии для фотосинтеза.

Одним из ключевых преимуществ использования светодиодов в любых условиях освещения является низкая тепловая мощность на поверхности диода. Достижение высокого уровня PPFD с лампами ДНат всегда ограничено тем, что эти лампы должны быть удалены от поверхности растений. Они излучают много энергии в инфракрасном (ИК) диапазоне. ИК-свет не является фотосинтетически активным и значительно повышает температуру растений. Поэтому для устранения перегрева приходится увеличивать расстояния между лампой и растениями, а это приводит к снижению интенсивности попадающего на них света. Кроме того, приходится увеличивать высоту подвеса и соответствующим образом поднимать потолки помещений. Светодиоды же при правильном электропитании и охлаждении рассеивают большую часть тепла с тыльной стороны. Поэтому осветительные приборы могут быть размещены гораздо ближе к посадкам, что позволяет достигать очень высоких уровней PPFD (≥ 1000 µмол/м2/с), которые и нужны растениям.

Продолжительность освещения

Продолжительность освещения (фотопериод) – это период времени, в течение которого растение подвергается воздействию света в пределах 24-часового цикла.

Иллюстрация к 2. Фотосинтез. Фотопериод.png

Рис 5. Фотопериод

Длительность фотопериода определяет общую интенсивность света, которую растение получает в течение 24 часов, а это, в свою очередь, влияет на общий рост. Интенсивность света за фотопериод описывается как интеграл дневной освещённости (DLI), или совокупный PPFD в течение 24 часов, и выражается в моль/м2/д. Фотопериод также влияет на переход от вегетативного к репродуктивному росту у некоторых видов растений. За подачу сигнала на переход к репродуктивному росту в фотопериодических культурах в основном отвечает фитохром. Коротким днём (долгой ночью) цветковое растения полагает время, когда темные условия продолжаются непрерывно более 12 часов. Долгий день (короткая ночь) для цветкового растения наступает, если темнота непрерывно действует менее 12 часов. Некоторые виды растений являются нейтральными, у них фотопериод не влияет на цветение.

Системы фитоосвещения могут быть использованы для управления фотопериодом растений. Они могут изменять продолжительность светового дня, чтобы либо способствовать цветению растения, либо подавлять цветение независимо от сезона или климата.

18 Февраля 2019

Возврат к списку