Как низкоэмиссионное стекло (И-стекло, E, энергосберегающее, теплоотражающее) влияет на развитие растений внутри помещения?
Многие считают, что за окном с стеклом растения не получают необходимого для их развития солнечного излучения.
Так ли это?
Всем известно, что для жизни растений нужен солнечный свет. Зачем? Без солнечного света не может осуществляться фотосинтез. Какой свет нужен для фотосинтеза?Тимирязев доказал, что источником энергии для фотосинтеза служат преимущественно красные лучи спектра, на что указывает спектр активности фотобиологических процессов, где наиболее интенсивная полоса поглощения наблюдается в красной, и меньше – в сине-фиолетовой части (рис.1)
На графике виден "провал" в области зеленой части спектра (500-600) нм, пик в сине-фиолетовой (400-500) нм и желто-красной (600-750) нм области.
Причем, в процессе формообразования или "урожайности" сине-зеленая составляющая часть солнечной радиации не участвует. Забегая вперед, можно сказать, что этот факт используется в современном тепличном хозяйстве в полной мере, посредством применения в качестве дополнительного источника освещения натриевых ламп высокого давления (типа Reflux 600), имеющих в спектре своего испускания подъем в области 550-700 нм.
Как же влияет на фотосинтез спектральный состав солнечного или иного света?
Давайте вспомним - почему лист растения зеленый? Правильно, именно потому, что его поверхность отражает (а значит - не поглощает) зеленый свет. Это свойство объясняется присутствием в зеленом листе пигмента хлорофилла. И поглощает хлорофилл свет (а значит и энергию) из красной (660 нм) и синей (445 нм) областей спектра дневного света.
Отсюда вывод применительно к фотосинтезу: желто-зеленая составляющая дневного света практически бесполезна для роста и жизни растения, а нужен ему - красный и синий свет.
Но давайте все же не забывать, что все ранее сказанное о фотосинтезе относится к взрослому (или достаточно подросшему) растению, а не к семени (рассаде).
И оказывается, что в жизни семени есть свои законы, возможно даже более сложные, чем процессы фотосинтеза взрослого растения. В семени (проростке) пока еще нет хлорофилла, без которого фотосинтез, а значит, рост и сама жизнь растения - невозможны.
Жизнь семян определяется законами фотоморфогенеза.
Фотоморфогенез - это процессы, происходящие в растении под влиянием света различного спектрального состава и интенсивности. В этих процессах свет выступает не как первичный источник энергии, а как сигнальное средство, регулирующее процессы роста и развития семени. Можно провести некую аналогию с уличным светофором, автоматически регулирующим дорожное движение. Только для управления природа выбрала не "красный - желтый - зеленый", а другой набор цветов: "синий - красный - дальний красный".
Первое проявление фотоморфогенеза возникает в момент прорастания семени.
Итак, семя проснулось от спячки и начало прорастать, находясь при этом под слоем грунта, т.е. в темноте. Семена, посеянные поверхностно и не присыпанные ничем, тоже прорастают в темноте ночью. Появившись на поверхность почвы, росток об этом еще не знает и продолжает активно расти, тянуться к свету, к жизни, пока не получит специального сигнала стоп (красный свет с длиной волны - 660 нм), можно дальше не спешить, ты уже на свободе и будешь жить.
Кажется, люди не сами придумали красный стоп-сигнал для водителей, а позаимствовали его у природы.
Почему это происходит - еще немного теории.
Оказывается, кроме хлорофилла, в любом растении есть еще один замечательный пигмент - фитохром. (Пигмент - это белок, имеющий избирательную чувствительность к определенному участку спектра белого света). Особенность фитохрома заключается в том, что он может принимать две формы с разными свойствами под воздействием красного света (660 нм) и дальнего красного света (730 нм), т.е. он обладает способностью к фотопревращению. Причем поочередное кратковременное освещение тем или другим красным светом аналогично манипулированию любым выключателем, имеющим положение "ВКЛ-ВЫКЛ", т.е. всегда сохраняется результат последнего воздействия. Это свойство фитохрома обеспечивает слежение за временем суток (утро-вечер), управляя периодичностью жизнедеятельности растения. Более того, светолюбивость или теневыносливость того или иного растения также зависит от особенностей имеющихся в нем фитохромов.
Фитохром, в отличие от хлорофилла, есть не только в листьях, но и в семени. Участие фитохрома в процессе прорастания семян для некоторых видов растений таково: просто красный свет стимулирует процессы прорастания семян, а дальний красный - подавляет прорастание семян. (Возможно, что именно поэтому семена и прорастают ночью). Хотя, это и не является закономерностью для всех растений. Но в любом случае, красный спектр более полезен (он стимулирует), чем дальний красный, который подавляет активность жизненных процессов растения.
Ну вот, с красным светом немного разобрались. А как же влияет на жизнь проростка синий свет? Заметим, что желто-зеленая часть спектра практически никак не влияет: ни холодно от него - ни жарко.
Итак, синий свет - чем же он хорош или плох. На самом деле - синий цвет играет также важную роль в жизни растений, благодаря другому пигменту - криптохрому, который реагирует на синий свет в диапазоне от 400 до 500 нм. Для взрослых растений синий цвет, в частности, регулирует ширину устьиц листьев, управляет движением листьев за солнцем, угнетает рост стеблей. Применительно к прорастающему растению очень важна роль синего света в сдерживании роста стебля и в ограничении "вытягивания" рассады. Кроме того, синий свет управляет изгибом проростка и стебля: стебель изгибается в сторону источника света. Наверное, все наблюдали рассаду, согнутую в сторону окна - это из-за синего света. Называется это явление - фототропизм.
Синий свет (а к нему можно отнести и некоторую часть ультрафиолетового спектра) стимулирует деление клеток, но тормозит их удлинение. Кстати, именно поэтому для альпийских растений, растущих на высокогорных лугах с большим процентом ультрафиолета, характерна розеточная, низкорослая форма. А при недостатке синего света (например, в загущенных посадках или под стеклом) растения вытягиваются.
Как влияет на растения ультрафиолетовая часть солнечного спектра?
Вернемся снова к теории.
Ультрафиолетовый диапазон волн бывает "дальним" 100-200 нм (нам до него дела нет, этот "свет" поглощается молекулами кислорода в верхних слоях атмосферы и поверхности земли не достигает) и "ближним" 200-380 нм, который условно делят на 3 части.
УФА - "полезный", с длиной волны от 320 нм до привычного "фиолетового" (он начинается с 380 нм). Ультрафиолетовое излучение с этой длиной волны глубже всего проникает в ткани животных и растений. У человека, например, оно участвует в создании витамина D, некоторые виды ящериц его вообще видят, глазами, не говоря уже о том, что УФА стимулирует некоторые виды рептилий во время брачного периода.
УФB – (280-320) нм - диапазон среднего ультрафиолета. Он вызывает не только преждевременное старение кожи человека и замедляет вегетативный рост большинства растений, но и несмолкающие споры о своем влиянии на биосферу. Благодаря УФВ европейцы получают золотисто-коричневый цвет кожи во время летних отпусков. Чем
ближе к границе с УФС (280 нм), тем смертоноснее лучи. Если мы лишимся озонового слоя, к слову сказать, то вполне ощутим на себе прикосновение УФВ, поскольку озон поглощает солнечную радиацию именно этого участка.
И, наконец, УФС - "жесткий" ультрафиолет с длиной волны от 200 до 280 нм. Есть мнение, что на некоторых стадиях развития жизни на Земле, УФС весьма активно участвовал в создании ДНК, потому что спектр поглощения нуклеиновых кислот имеет пик в области 254 нм. Продемонстрируем это на рисунке. Как видно из рисунка, с УФС связано не только начало жизни на Земле, но и при некоторых условиях, её конец. В диапазоне УФС, а именно 254 нм излучают стерилизаторы - ртутные ультрафиолетовые лампы низкого давления, применяемые только в медицине.
Об этом подробнее.
Для того, чтобы убить, например, дизентерийную палочку требуется доза УФ облучения в 8,8 мДж/см, что примерно равносильно 4-х минутному кипячению, а, допустим, элементарный грибок "красного ожога" Stagonospora, поражающего некоторые виды комнатных растений, потребуется около 1,5 мДж/см, что по "кухонной" шкале будет равно примерно одной минуте при температуре 70 градусов по Цельсию.
Таким образом, ультрафиолетовое облучение может помочь растению справиться с некоторыми вредителями, убивающими его.
Так что же следует из столь длительного экскурса в школьный курс биологии?
ВРЕДИТ ИЛИ НЕ ВРЕДИТ ПРИМЕНЕНИЯ И-СТЕКЛОМ ( СОЛНЦЕЗАЩИТНЫХ ИЛИ НИЗКОЭМИССИОННЫХ) СТЕКОЛ РАСТЕНИЯМ ВНУТРИ ПОМЕЩЕНИЙ?
1. Все исследования ученых-биологов показали, что основными внешними факторами, влияющими на рост и развитие растения, являются: свет (его интенсивность и частота), температура воздуха, концентрация СО2 в воздухе, вода, плодородие почвы, вещества, загрязняющие атмосферу, применяемые химические препараты, насекомые и болезни.
2. Какое влияние оказывает стекло на развитие растений? Если выращивать растение за обычным стеклом, как это делается в теплицах, необходимо контролировать красную часть спектра (660 нм.). Вы хотите контролировать урожайность или «здоровье» растений, тогда применяйте дополнительные источники освещения, как это делают в теплицах. Интересно, что у большинства растений световое насыщение фотосинтеза достигается при 25% или 50% интенсивности солнечного освещения.
3. Исследования показали, что обычное стекло не пропускает ультрафиолетовое излучение солнца в диапазоне УФB – (280-320) нм, а излучение в диапазоне УФС – (200 – 280) нм не достигает поверхности земли. Никто еще не смог «загореть» находясь за стеклом обычного окна. Стекло пропускает только небольшую часть близкого к фиолетовой части спектра «полезного» ультрафиолетового излучения (УФА). Этого излучения достаточно для «выцветания» краски на отделке внутри помещения. Другой «пользы» этот диапазон солнечного ультрафиолета не приносит. Хотите провести бактерицидную очистку помещения – используйте ультрафиолетовые стерилизаторы, как это делают в медицинских учреждениях.
4. Применение низкоэмиссионного И-стекла или солнцезащитного стекла уменьшает долю попадающего в помещение ультрафиолетового (УФА) и теплового (инфракрасного) излучения летом и сокращает потери тепла зимой. На рост и урожайность растений такие стекла влияют только косвенно, через температуру. Если возле окна, где обычно располагают комнатные растения, будет холодно или жарко, как это имеет место у окна с обычными, а не теплоотражающими стеклами, то надежда на интенсивность фотосинтеза и здоровье растения резко снижается.
На рисунке приведен график зависимости интенсивности фотосинтеза от температуры окружающей среды. Температура 25 °С, согласно графика, оптимальная для растений. Безусловно, у каждого конкретного вида существуют свои температурные предпочтения. Тем не менее, данная величина, пусть среднестатистическая, но факт.
5. стекло поможет сохранить тепловой комфорт в помещении и сбережет Вам яркость красок внутри помещения.
6. Светопропускание -стекла в необходимом для растений спектре солнечного излучения, а именно, на длинах волн 445 нм и 660 нм такое же, как и у обычного стекла, и на развитие растений cтекло оказывает такое же влияние, как и обычное прозрачное стекло.
Таким образом, слухи о том, что И-стекло мешает развитию комнатных растений, можно спокойно отправлять в энциклопедию человеческих заблуждений.
Используемые источники информации.
1. Рождественский В.И., Клешин А.Ф. "Управляемое культивирование растений в искусственной среде".
Причем, в процессе формообразования или "урожайности" сине-зеленая составляющая часть солнечной радиации не участвует. Забегая вперед, можно сказать, что этот факт используется в современном тепличном хозяйстве в полной мере, посредством применения в качестве дополнительного источника освещения натриевых ламп высокого давления (типа Reflux 600), имеющих в спектре своего испускания подъем в области 550-700 нм.
Как же влияет на фотосинтез спектральный состав солнечного или иного света?
Давайте вспомним - почему лист растения зеленый? Правильно, именно потому, что его поверхность отражает (а значит - не поглощает) зеленый свет. Это свойство объясняется присутствием в зеленом листе пигмента хлорофилла. И поглощает хлорофилл свет (а значит и энергию) из красной (660 нм) и синей (445 нм) областей спектра дневного света.
Отсюда вывод применительно к фотосинтезу: желто-зеленая составляющая дневного света практически бесполезна для роста и жизни растения, а нужен ему - красный и синий свет.
Но давайте все же не забывать, что все ранее сказанное о фотосинтезе относится к взрослому (или достаточно подросшему) растению, а не к семени (рассаде).
И оказывается, что в жизни семени есть свои законы, возможно даже более сложные, чем процессы фотосинтеза взрослого растения. В семени (проростке) пока еще нет хлорофилла, без которого фотосинтез, а значит, рост и сама жизнь растения - невозможны.
Жизнь семян определяется законами фотоморфогенеза.
Фотоморфогенез - это процессы, происходящие в растении под влиянием света различного спектрального состава и интенсивности. В этих процессах свет выступает не как первичный источник энергии, а как сигнальное средство, регулирующее процессы роста и развития семени. Можно провести некую аналогию с уличным светофором, автоматически регулирующим дорожное движение. Только для управления природа выбрала не "красный - желтый - зеленый", а другой набор цветов: "синий - красный - дальний красный".
Первое проявление фотоморфогенеза возникает в момент прорастания семени.
Итак, семя проснулось от спячки и начало прорастать, находясь при этом под слоем грунта, т.е. в темноте. Семена, посеянные поверхностно и не присыпанные ничем, тоже прорастают в темноте ночью. Появившись на поверхность почвы, росток об этом еще не знает и продолжает активно расти, тянуться к свету, к жизни, пока не получит специального сигнала стоп (красный свет с длиной волны - 660 нм), можно дальше не спешить, ты уже на свободе и будешь жить.
Кажется, люди не сами придумали красный стоп-сигнал для водителей, а позаимствовали его у природы.
Почему это происходит - еще немного теории.
Оказывается, кроме хлорофилла, в любом растении есть еще один замечательный пигмент - фитохром. (Пигмент - это белок, имеющий избирательную чувствительность к определенному участку спектра белого света). Особенность фитохрома заключается в том, что он может принимать две формы с разными свойствами под воздействием красного света (660 нм) и дальнего красного света (730 нм), т.е. он обладает способностью к фотопревращению. Причем поочередное кратковременное освещение тем или другим красным светом аналогично манипулированию любым выключателем, имеющим положение "ВКЛ-ВЫКЛ", т.е. всегда сохраняется результат последнего воздействия. Это свойство фитохрома обеспечивает слежение за временем суток (утро-вечер), управляя периодичностью жизнедеятельности растения. Более того, светолюбивость или теневыносливость того или иного растения также зависит от особенностей имеющихся в нем фитохромов.
Фитохром, в отличие от хлорофилла, есть не только в листьях, но и в семени. Участие фитохрома в процессе прорастания семян для некоторых видов растений таково: просто красный свет стимулирует процессы прорастания семян, а дальний красный - подавляет прорастание семян. (Возможно, что именно поэтому семена и прорастают ночью). Хотя, это и не является закономерностью для всех растений. Но в любом случае, красный спектр более полезен (он стимулирует), чем дальний красный, который подавляет активность жизненных процессов растения.
Ну вот, с красным светом немного разобрались. А как же влияет на жизнь проростка синий свет? Заметим, что желто-зеленая часть спектра практически никак не влияет: ни холодно от него - ни жарко.
Итак, синий свет - чем же он хорош или плох. На самом деле - синий цвет играет также важную роль в жизни растений, благодаря другому пигменту - криптохрому, который реагирует на синий свет в диапазоне от 400 до 500 нм. Для взрослых растений синий цвет, в частности, регулирует ширину устьиц листьев, управляет движением листьев за солнцем, угнетает рост стеблей. Применительно к прорастающему растению очень важна роль синего света в сдерживании роста стебля и в ограничении "вытягивания" рассады. Кроме того, синий свет управляет изгибом проростка и стебля: стебель изгибается в сторону источника света. Наверное, все наблюдали рассаду, согнутую в сторону окна - это из-за синего света. Называется это явление - фототропизм.
Синий свет (а к нему можно отнести и некоторую часть ультрафиолетового спектра) стимулирует деление клеток, но тормозит их удлинение. Кстати, именно поэтому для альпийских растений, растущих на высокогорных лугах с большим процентом ультрафиолета, характерна розеточная, низкорослая форма. А при недостатке синего света (например, в загущенных посадках или под стеклом) растения вытягиваются.
Как влияет на растения ультрафиолетовая часть солнечного спектра?
Вернемся снова к теории.
Ультрафиолетовый диапазон волн бывает "дальним" 100-200 нм (нам до него дела нет, этот "свет" поглощается молекулами кислорода в верхних слоях атмосферы и поверхности земли не достигает) и "ближним" 200-380 нм, который условно делят на 3 части.
УФА - "полезный", с длиной волны от 320 нм до привычного "фиолетового" (он начинается с 380 нм). Ультрафиолетовое излучение с этой длиной волны глубже всего проникает в ткани животных и растений. У человека, например, оно участвует в создании витамина D, некоторые виды ящериц его вообще видят, глазами, не говоря уже о том, что УФА стимулирует некоторые виды рептилий во время брачного периода.
УФB – (280-320) нм - диапазон среднего ультрафиолета. Он вызывает не только преждевременное старение кожи человека и замедляет вегетативный рост большинства растений, но и несмолкающие споры о своем влиянии на биосферу. Благодаря УФВ европейцы получают золотисто-коричневый цвет кожи во время летних отпусков. Чем
ближе к границе с УФС (280 нм), тем смертоноснее лучи. Если мы лишимся озонового слоя, к слову сказать, то вполне ощутим на себе прикосновение УФВ, поскольку озон поглощает солнечную радиацию именно этого участка.И, наконец, УФС - "жесткий" ультрафиолет с длиной волны от 200 до 280 нм. Есть мнение, что на некоторых стадиях развития жизни на Земле, УФС весьма активно участвовал в создании ДНК, потому что спектр поглощения нуклеиновых кислот имеет пик в области 254 нм. Продемонстрируем это на рисунке. Как видно из рисунка, с УФС связано не только начало жизни на Земле, но и при некоторых условиях, её конец. В диапазоне УФС, а именно 254 нм излучают стерилизаторы - ртутные ультрафиолетовые лампы низкого давления, применяемые только в медицине.
Об этом подробнее.
Для того, чтобы убить, например, дизентерийную палочку требуется доза УФ облучения в 8,8 мДж/см, что примерно равносильно 4-х минутному кипячению, а, допустим, элементарный грибок "красного ожога" Stagonospora, поражающего некоторые виды комнатных растений, потребуется около 1,5 мДж/см, что по "кухонной" шкале будет равно примерно одной минуте при температуре 70 градусов по Цельсию.
Таким образом, ультрафиолетовое облучение может помочь растению справиться с некоторыми вредителями, убивающими его.
Так что же следует из столь длительного экскурса в школьный курс биологии?
ВРЕДИТ ИЛИ НЕ ВРЕДИТ ПРИМЕНЕНИЯ И-СТЕКЛОМ ( СОЛНЦЕЗАЩИТНЫХ ИЛИ НИЗКОЭМИССИОННЫХ) СТЕКОЛ РАСТЕНИЯМ ВНУТРИ ПОМЕЩЕНИЙ?
1. Все исследования ученых-биологов показали, что основными внешними факторами, влияющими на рост и развитие растения, являются: свет (его интенсивность и частота), температура воздуха, концентрация СО2 в воздухе, вода, плодородие почвы, вещества, загрязняющие атмосферу, применяемые химические препараты, насекомые и болезни.
2. Какое влияние оказывает стекло на развитие растений? Если выращивать растение за обычным стеклом, как это делается в теплицах, необходимо контролировать красную часть спектра (660 нм.). Вы хотите контролировать урожайность или «здоровье» растений, тогда применяйте дополнительные источники освещения, как это делают в теплицах. Интересно, что у большинства растений световое насыщение фотосинтеза достигается при 25% или 50% интенсивности солнечного освещения.
3. Исследования показали, что обычное стекло не пропускает ультрафиолетовое излучение солнца в диапазоне УФB – (280-320) нм, а излучение в диапазоне УФС – (200 – 280) нм не достигает поверхности земли. Никто еще не смог «загореть» находясь за стеклом обычного окна. Стекло пропускает только небольшую часть близкого к фиолетовой части спектра «полезного» ультрафиолетового излучения (УФА). Этого излучения достаточно для «выцветания» краски на отделке внутри помещения. Другой «пользы» этот диапазон солнечного ультрафиолета не приносит. Хотите провести бактерицидную очистку помещения – используйте ультрафиолетовые стерилизаторы, как это делают в медицинских учреждениях.
4. Применение низкоэмиссионного И-стекла или солнцезащитного стекла уменьшает долю попадающего в помещение ультрафиолетового (УФА) и теплового (инфракрасного) излучения летом и сокращает потери тепла зимой. На рост и урожайность растений такие стекла влияют только косвенно, через температуру. Если возле окна, где обычно располагают комнатные растения, будет холодно или жарко, как это имеет место у окна с обычными, а не теплоотражающими стеклами, то надежда на интенсивность фотосинтеза и здоровье растения резко снижается.
На рисунке приведен график зависимости интенсивности фотосинтеза от температуры окружающей среды. Температура 25 °С, согласно графика, оптимальная для растений. Безусловно, у каждого конкретного вида существуют свои температурные предпочтения. Тем не менее, данная величина, пусть среднестатистическая, но факт.5. стекло поможет сохранить тепловой комфорт в помещении и сбережет Вам яркость красок внутри помещения.
6. Светопропускание -стекла в необходимом для растений спектре солнечного излучения, а именно, на длинах волн 445 нм и 660 нм такое же, как и у обычного стекла, и на развитие растений cтекло оказывает такое же влияние, как и обычное прозрачное стекло.
Таким образом, слухи о том, что И-стекло мешает развитию комнатных растений, можно спокойно отправлять в энциклопедию человеческих заблуждений.
Используемые источники информации.
1. Рождественский В.И., Клешин А.Ф. "Управляемое культивирование растений в искусственной среде".
