57.033 Активность растений в зависимости от особенностей

57.033
Активность растений в зависимости от особенностей спектра освещения.
Т.Э. Березкина (Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе РАН, Санкт-Петербург)
Н.Р. Галль (Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе РАН, Санкт-Петербург)
Важной задачей при выращивании растений в тепличных условиях является
повышение скорости и эффективности роста, за счет создания оптимальных искусственных
источников света. На данный момент разработано и создано огромное количество
источников света для стимуляции роста растений за счет создания спектра, благоприятного
для фотосинтеза. На протяжении суток содержание пигментов не остается постоянным – оно
может изменяться в зависимости от освещенности и физиологического состояния растения.
В данной работе нами было изучено влияние искусственных источников света с разными
спектрами освещения на скорость роста растений, содержание пигментов хлорофилла и
физиологическое состояние растений с помощью применения спектрофотометрического
анализа.
В ходе данного исследования было сделано несколько ламп из светодиодов со
специальными спектрами освещения. Так как в высших растениях содержится два основных
пигмента хлорофилла: хлорофилл а и хлорофилл b и резко выраженные максимумы
поглощения этих хлорофиллов лежат в красной и синей частях спектра, то лампы были
сконструированы с определенным отношением светодиодов. Лампы и исследуемые растения
помещались в специальные ящики, изолированные от внешних источников света. Каждый
ящик изнутри был покрыт светоотражающим материалом и снабжен вентиляционной
системой. На спектрофотометре Ocean Optics USB 4000-UV-VIS-ES с помощью
интегрирующей сферы ISP-R, присоединенной через волоконно-оптический кабель,
получены усредненные по всему объему ящика электромагнитные спектры излучения
сделанных ламп. Интенсивности электромагнитных спектров, выраженные в относительных
приборных единицах, пересчитаны в величины фотосинтетического потока фотонов –
photosynthetic photon flux (PPF) выражаемые в μмоль/с.
Эксперимент заключался в изучении влияния спектра и длительности суточного
освещения лампами с полученным оптическим спектром на распространенное комнатное
растение – хлорофитум хохлатый (Chlorophytum comosum maculatum). Для определения
корреляции между временем и спектром освещения и процессами, протекающими в
растении, был использован спектрофотометрический анализ. Спектрофотометрический
анализ является наиболее распространенным количественным методом определения
содержания пигментов листа. Концентрация пигментов на спектрофотометре определяется
по оптической плотности. Все спектрофотометрические измерения проводились на приборе
JEANWAY 6305. Оптическая плотность образца нормировалась на чистый растворитель для
каждого измерения. Для определения изменения содержания хлорофилла в зависимости от
спектра освещения была посчитана общая площадь полученных спектров. Также было
изучено влияние искусственных источников освещения со специальными спектрами на
скорость прорастания и дальнейшее развитие семян овса.
Таким образом, в данной работе было определено изменение содержания общей
фракции хлорофилла в зависимости от спектра освещения растений. Выявлено резкое
повышение количества хлорофилла при сильном дефиците света и последующий его спад в
связи со снижением резистентности растения к недостатку света. Также наблюдалось
адаптивное увеличение количества хлорофилла b, что приводит к увеличению спектра длин
волн, поглощаемых темно-адаптированным хлоропластом.
В результате проделанной работы по содержанию хлорофилла, скорости роста и
физиологическому состоянию растений был определен оптимальный спектр освещения,
способствующий благоприятному развитию растений. Был сделан искусственный источник
освещения, который при оптимальной суточной работе может быть использован для
выращивания растений без использования солнечного света.