Ультрафиолет для цветов чем полезен
Воздействие ультрафиолета на растения
У многих появляется масса вопросов о влиянии UV лучей на растения и в частности на орхидеи.
Когда ультрафиолет полезно, а в каком случае приносит вред?
Для начала стоит разобраться с понятием ультрафиолетового излучения. Это световые лучи, имеющие длину волны 10-400 нм. Причем для человека они невидимы. Бывают разных видов.
Вакуумные. Это лучи 10-200 нм. Они поглощаются воздухом. В быту их не применяют.
В природе можно встретить лишь частично средние и длинные волны. Короткие лучи и часть средних в атмосфере поглощает озоновый слой.
Короткие UV волны
Подобное излучение воздействует на биомолекулы. Оно поглощается белками и нуклеиновыми кислотами. В итоге разрываются химические связи. Происходит мутация нуклеиновых кислот, а белки просто не выполняют своих функций. Также образуются свободные радикалы и перекись водорода. Из-за процессов окисления клетка разрушается. Подобный спектр используется как бактерицидный.
На человеке влияние коротких УФ лучей отражается негативно. Оно вызывает сильные ожоги. Не полезен этот спектр и растениям. Оно может погибнуть за небольшое время даже при малых дозах. Тем не менее, есть результаты опытов, когда на растение воздействовали очень низкими дозами UV излучения данного спектра. Буквально несколько минут раз в 2 недели. Это активизировало развитие растений. В среднем рост увеличивался на 50%. Например, для злаковых культур. Но эксперименты не получили развития. Так как доза облучения была у каждого вида индивидуальная. И отклонения, приводили к неблагоприятным эффектам. Так что в бытовых условиях подобное излучение может быть опасно. Зато в промышленности его использование актуально.
Среднее UV излучение
Что касается растений, то средние волны не опасны только при влиянии короткое время. От постоянного воздействия растение может погибнуть. То есть если облучать его по 20 мин в день ежедневно, происходит усиление роста у многих видов. Главное─это соблюдать дозы.
Например, в результате подобного воздействия томаты были в два раза крупнее, кукуруза на 26%, рис и хлопчатник на 30-50%. Отмечалось и более раннее цветение. Данных о подобных экспериментах по орхидным нет. Особенно реагируют на средние волны высокогорные виды растений. Иногда их рост увеличивается на 100%.
Длинные UV лучи
Спектр практически безвреден для людей и растений. Но и стимулирующего эффекта при сильном, но кратком облучении нет. А долговременное воздействие положительно сказывается на высокогорных видах. Лучи этого спектра хороши, как часть искусственного освещения. Это не принесет вреда растению.
Общие физиологические аспекты UV-излучения
Под UV лучами активизируется синтез каротиноидов. То есть листья краснеют. Синтез хлорофилла уменьшается от долгого влияния, а от короткого, наоборот, усиливается. Отмечено и увеличение синтеза некоторых биологически активных веществ.
Многие растения реагируют на всю часть уф спектра, но не все. К исключениям относятся сосны. Подобное излучение хорошо влияет, когда его используют в искусственной подсветке. Например, закладывается больше цветовых почек. Если световой день длинный, то подобная досветка его фактически укорачивает. Это активизирует цветение именно короткодневных растений. Но и не приносит вреда растениям, нуждающимся в длительном световом дне. Они при такой подсветке зацветают вполне нормально. Соответственно, длинные волны ультрафиолета сглаживают ФПР растений.
Также отмечается, что позитивное воздействие УФ лучей обычно происходит при наличии высокой температуры и хорошего освещения.
Такие условия способствуют более быстрому восстановлению поврежденной клетки. Есть правило расчета доз ультрафиолета. Чем меньше света получает растение в естественных условиях, тем большим повреждениям может подвергнуться от UV лучей. Поэтому обращаться с UV излучением стоит крайне аккуратно.
Освещение для растений: по каким параметрам выбрать лампу
Отправим материал на почту
В естественной среде обитания растения поглощают столько солнечной энергии, сколько им полагается. В домашних условиях света всегда меньше, особенно в зимний период, когда дополнительное освещение необходимо практически всем цветам. Разбираемся, каким должно быть освещение для цветов, и какие осветительные приборы лучше использовать.
Влияние света на растения
Под действием света в зелёных листьях из углекислоты и воды образуются углеводы, вещества, жизненно необходимые для успешного развития растений. Именно световая энергия запускает этот процесс, фотосинтез; когда света не хватает, он замедляется. Это сказывается на внешнем виде цветов: листья теряют окраску, побеги истончаются и плохо растут, цветение ослабевает.
Значительная часть российской территории находится в регионах с продолжительным зимним периодом. Зимой световой день становится короче, и естественного света не хватает даже цветам, стоящим на южном подоконнике; особенно страдают растения, расположенные более чем в метре от окна.
Для того, чтобы поддержать нормальное развитие растений, необходимо дополнительное освещение. Проблема состоит в том, что потребность в свете у разных цветов отличается, и они по-разному реагируют как на его недостаток, так и на избыток.
Искусственное освещение: когда без него не обойтись
Чтобы установка досветки не стала неоправданной тратой семейного бюджета, полезно выяснить, когда она действительно необходима. Растениям не обойтись без дополнительного освещения в следующих случаях:
Искусственное освещение принесёт пользу, если будет соответствовать следующим критериям:
Параметры нормальной световой среды
Большое значение имеет не просто каждый фактор, но их правильная комбинация. При организации искусственного освещения необходимо обеспечить как нужное количество света, так и правильное чередование светлых и темных периодов. Например, если вы будете освещать светолюбивые виды маломощной лампой, они могут заболеть, даже при правильной длине светового дня.
Для активного развития и цветения разным видам нужна освещённость в следующих пределах:
Для развития растений важен такой параметр света, как его спектральный состав. Солнечный свет не является однородным, в нем присутствуют лучи с различной длиной волны. Спектр условно делится на два вида:
Обе части спектра нужны для развития цветов, но они оказывают разное влияние. Лампы искусственного света, предназначенные для растений, помечаются цифрами, и, чем выше указанное число, тем холоднее свет.
Лампы выделенного света помогают решить следующие задачи:
Лучи тёплого спектра также отвечают за синтез витаминов; ещё они не дают цветкам чрезмерно вытягиваться. Более жёсткий ультрафиолет повышает устойчивость к холоду. Зелёные и жёлтые лучи оказывают минимальное влияние, и не являются жизненно важными для комнатной флоры.
Освещение для комнатных растений не обязательно должно быть узкоспециализированным. В большинстве случаев можно пользоваться осветительными приборами полного спектра; это значительно упростит жизнь.
Виды искусственного освещения
Для улучшения роста и развития растений используется несколько разновидностей источников искусственного света. В их число входят как специальные фитолампы, так и бытовые приборы, каждый со своим набором свойств.
Лампы накаливания
Главная особенность подобных устройств – экономическая неэффективность и низкий срок службы, что уравновешивается бюджетной стоимостью. Большая часть электрической энергии преобразуется не в свет, а в тепло. По этой причине их нельзя располагать слишком близко от горшков и контейнеров: и листья, и земля будут пересыхать. Если же расстояние увеличить, снижается интенсивность светового потока, и создаются условия, недостаточные для большинства видов.
Лампы накаливания не могут стать полноценной заменой солнечного света. Их спектр богат на красный свет, но синие волны в нем практически отсутствуют (стекло задерживает ультрафиолет). Подобные осветительные приборы не подходят в качестве единственного источника, но могут использоваться в комплекте с люминесцентной лампой, дополняя её спектр красным светом.
В оранжереях, там, где есть достаточно места, лампы накаливания могут применяться для нагрева воздуха. Некоторые модели имеют встроенный рефлектор; они более полезны для использования в качестве фитолампы, так как создают более комфортные условия.
Люминесцентные (флуоресцентные) лампы
Первые люминесцентные лампы были громоздкими и не слишком удобными, но позже появились компактные модели. Их удобно использовать для разведения небольших цветов и выращивания всходов семян в ограниченном пространстве. Также они подходят в качестве дополнительного источника, если освещения от окна недостаточно.
Флуоресцентные лампы имеют оптимальные характеристики для домашнего использования. Срок их службы достигает 10 тыс. часов, тогда как лампа накаливания живёт, в среднем, около 1 тыс. часов. Они обходятся дешевле в эксплуатации, эффективно преобразуют электрическую энергию в свет, а тепла излучают сравнительно мало.
Их спектр излучения лежит преимущественно в синей и красной части, однако интенсивность излучения достаточно слаба. Поэтому, чтобы польза была максимальной, лампы размещают очень близко от листвы.
В магазинах доступны лампы дневного света, разнообразные по длине колбы (трубки), диаметру, виду цоколя. Также отличаются мощности и цветовые температуры, наиболее распространены форматы цветности на 4000 К и 6500 К. Для комнатной флоры подходящим решением будет покупка люминесцентной лампы T12. Модель Т5 (с меньшим диаметром) излучает свет более высокой интенсивности, нужный для светолюбивых растений.
Светодиоды (LED-лампы)
Светодиодные лампы выгодно отличаются своими характеристиками. Они обходятся дороже, но в процессе эксплуатации работают экономно благодаря высокому КПД (90-95%). Они служат в 4-5 раз дольше, чем флуоресцентные лампы, по 45-50 тыс. часов; даже особо светолюбивую флору такая лампа будет освещать в течение 7-9 лет.
Светоизлучающие диоды обеспечивают высокую интенсивность излучения; при этом практически не нагреваются сами и не нагревают листья и стебли. Дополнительные плюсы светодиодных устройств – их экологичность (они не содержат опасных для здоровья веществ) и возможность работы при малом напряжении.
Спектр стандартных LED-ламп из магазина не подходит для выращивания растений. Существуют светодиодные источники со специальным спектром (красным и синим) или с регулировкой длин волн, подходящие для использования в цветоводстве. Их выбирают, исходя из задач: для общего применения подходят светодиодные источники с длиной волны 430 нм (белый свет), для вегетации или роста выбирают LED-лампу с длиной волны 450-455 нм (синий). В период цветения полезной окажется светодиод, охватывающий спектр 600-700 нм (красный).
Видео описание
О вопросах по освещению для комнатных растений в следующем видео:
Газоразрядные лампы (HID)
До того, как на рынке появились LED-лампы, газоразрядные источники были единственным достойным вариантом для обслуживания больших тепличных хозяйств. Они отличаются мощностью, причём преобразуют электричество в свет в 8-10 раз эффективнее, чем лампы накаливания, в чем, однако проигрывают светодиодам.
Наполнителем колбы могут служить различные инертные газы, пары металлов (натрия, ртути) или их смеси. Наибольшей эффективностью обладают натриевые лампы (HPS), которые выдают излучение низкого (красного) спектра и подходят для поддержания цветения. Другой тип – металлогалогенные лампы (MH), излучают в высоком спектре и удобны для улучшения вегетативного роста.
HID-лампы долговечные и мощные, но выделяют много тепла, а их яркость невозможно регулировать. Также они отличаются большими размерами и относительно высокой стоимостью, требуют использования пускорегулирующей аппаратуры и систем охлаждения.
Совокупность характеристик делает газоразрядные лампы удобными для применения в теплицах, и непрактичными для домашних условий. HID-лампу можно использовать дома, если у вас есть достаточно места для выращивания крупных растений, например, цитрусовых или помидоров.
Видео описание
О домашнем освещении цветочной коллекции в следующем видео:
Как узнать, достаточно ли света получают растения
Внешний вид комнатной флоры служит достоверным показателем того, хватает ли ей света. Причины плохого роста могут иметь и другое происхождение, но о недостатке освещения стоит задуматься, если у цветов наблюдаются следующие признаки:
Чтобы получить достоверную картину освещённости, делают замеры с помощью специальных приборов. Для домашних условий подойдёт бытовой фотометр или люксметр (например, люксметр RADEX LUPIN). Бытовые устройства просты в использовании; они помогут организовать оптимальные световые условия. Альтернативным решением может стать специализированное приложение, которое можно скачать из Play Market или аналогичного магазина. Оно проведёт измерения, используя камеру смартфона.
Если же измерения показали, что уровень освещённости почти соответствует норме, то заменять лампы не надо. Использование имеющегося искусственного света можно максимизировать. В этом помогут отражатели (рефлекторы). Они изготавливаются из металла (чаще из алюминия) с разными покрытиями; бывают напольными и подвесными, и существенно улучшают качество освещения растений.
Видео описание
О светодиодной подсветке в следующем видео:
Коротко о главном
Домашние растения часто испытывают недостаток в солнечном свете, поэтому для них необходимо организовать искусственное освещение. Чтобы привести его параметры в соответствие с потребностями комнатной флоры, необходимо знать, какие условия нужны тому или иному виду.
Важным параметром является яркость (интенсивность, мощность) светового потока. Для развития растений также важен спектр, излучаемый лампой. Различают тёплую и холодную часть спектра, и они обе нужны цветам в разные периоды развития.
Чтобы обеспечить подходящий световой режим, используют несколько видов ламп. Для домашнего садоводства популярным выбором являются люминесцентные лампы. Узнать, достаточно ли света получают растения, можно по их внешнему виду, а также с помощью бытового люксметра или специализированного приложения.
Правда ли, что фитолампы вредны для глаз? Что нужно знать о лампах для растений
Известно, что процесс фотосинтеза, необходимый для роста и развития растений, может происходить лишь тогда, когда на листья попадает солнечный свет. Заменить его нехватку помогают фитолампы. Эти источники света были разработаны специально для растений, их эффективность на порядок выше обычного комнатного освещения, а иногда и естественного солнечного.
Есть ли разница, каким именно спектром освещать растения?
Да. Фотосинтез (и по сути жизнь) растений напрямую зависит от того, как на листовую пластину направлен определенный спектр света и необходимая длина волны.
Досвечивать растения обычной лампой не эффективно, побеги всё равно будут вытягиваться и останутся тонкими и бледными. Иногда это даже опасно, т.к. лампы могут оставлять ожоги на нежных листьях, повредить и даже погубить молодую рассаду.
Чтобы выяснить, как действуют на фотосинтез отдельные цвета, проводилось много экспериментов, в результате которых пришли к выводу, что углекислый газ лучше всего поглощался в красных и сине-фиолетовых лучах, а в зелёном спектре этот процесс минимален. И, поскольку красные и сине-фиолетовые лучи больше всего влияют на процесс фотосинтеза, именно их и выбрали для исползования в фитолампах.
Какими бывают фитолампы?
В продаже их очень много, но чаще всего в домашних условиях используют линейные или цокольные. Цокольные представляют собой светодиодную лампочку, которую можно вкрутить в любую настольную лампу.
Большинство фитосветильников снабжены лампочками с преобладанием красного спектра, но в любом случае присутствует и синий. Фитолампы бывают разной формы: круглые, линейные или в виде фитопанелей.
Как и где нужно устанавливать лампу?
Размещать нужно на определенной высоте от растений, которая зависит от мощности ламп. Чем мощнее лампа, тем выше она должна висеть. Лампы большой мощности должны размещаться на высоте около 50 см от листьев, а средние нужно подвешивать на высоту 20-30 см. Свет должен падать на растения аналогично естественному, то есть сверху, иначе рассада начнёт тянуться к свету, и стебли будут искривляться.
Запоминать расстояние не нужно, это всегда указывается на упаковке изделия. А вот о том, что рассада со временем подрастёт, и лампу нужно будет отрегулировать, забывать не стоит. Если боитесь, что лампа может обжечь листья, поднесите к ней руку и проверьте, не слишком ли горячо.
Сколько часов в день должна работать фитолампа?
Все фитолампы являются энергосберегающими, поэтому электроэнергии они потребляют немного, но это не значит, что она должна гореть постоянно. Рекомендуемое время досвечивания — от 12 до 18 часов, но это зависит от условий роста и конкретного вида растений.
Если, например, досвечивать взрослые растения больше 12 часов, это может привести к тому, что листья наберут массу, но при этом растение не будет цвести, а соотвественно не будет и плодов.
Использовать дополнительную подсветку можно начинать через 5-7 дней после появления первых всходов. В первые дни после прорастания молодым всходам можно обеспечить круглосуточное яркое освещение. Затем световой день постепенно сократить до 16 и позже до 14 часов в сутки.
Может ли свет от фитолампы быть вреден для глаз?
Многие люди часто беспокоятся, не вреден ли свет фитолампы для здоровья? Больше всего волнует воздействие опасного синего света для глаз, влияние ультрафиолетового излучения и пульсация света.
Также многим известно, что лучи синего спектра в вечернее время, сбивают циркадные ритмы, подавляя выработку мелатонина (гормона сна), что приводит к бессоннице, повышенной утомляемости и раздражительности. Но это в большей степени относится к экранам мониторов планшетов, ноутбуков и смартфонов, а не к фитолампам, в которых практически всегда красного больше, чем синего. К тому же, свет фитолампы направляется на растения, а не в глаза человека.
Иногда красно-синее освещение может не нравится и раздражать человека, но это индивидуальная особенность и относится к психологическому уровню восприятия.
Ультрафиолетовый спектр и его влияние на развитие растения
Введение
В естественных условиях растения постоянно находятся под воздействием ультрафиолетового излучения. В спектре солнечного света 7% энергии приходится на ультрафиолет. Это длины электромагнитных волн в диапазоне 200-400 нм. От наиболее к наименее жесткому ультрафиолет подразделяют на 3 вида — С, В и А. С областями излучения 100-280 нм, 280-320 нм, 320-400 нм соответственно.
УФ-С — губительный и полностью поглощается атмосферными газами. УФ-В также поглощается атмосферой, но небольшая его часть все же достигает поверхности земли. И УФ-А почти беспрепятственно проходит сквозь атмосферу, воздействуя в дальнейшем на растения и другие объекты живого мира.
Восприятие ультрафиолета
За обработку световых сигналов в ультрафиолетовом спектре отвечают сразу несколько фоторецепторов. Уже знакомые из предыдущих статей — фитохром, криптохром, фототропин, а также открытый относительно недавно рецептор URV8. Первые 3 типа рецепторов имеют несколько пиков восприятия светового излучения. То есть каждый из них способен реагировать на разные длины волн.
С UVR8 ситуация иная. Как видно на графике, он сосредоточен только на УФ-В. Со стороны растения такое решение обосновано, ведь высокоэнергетическое излучение УФ-В имеет серьезное воздействие практически на все организмы. Благодаря информации, полученной с помощью UVR8, растение способно запускать ответные реакции для защиты и восстановления от избыточного ультрафиолетового излучения.
Интенсивность фотосинтеза
Растения могут существенно различаться по восприимчивости к ультрафиолету. Повреждение ДНК, деградация белков, участвующих в фотосинтезе, нарушение работы хлоропластов, разрушение хлорофилла и каротиноидов — такие последствия характерны для излучения в области 280-400 нм. Но не все так однозначно. Результат зависит от мощности и продолжительности воздействия ультрафиолета. И ряд экспериментов показывает, в каких условиях возможно получить дополнительный синтез вторичных метаболитов без вреда для фотосинтеза и товарного вида продукции.
В исследовании, опубликованном в журнале New phytologist, показано, как небольшие дозы ультрафиолетового излучения не провоцировали угнетения скорости фотосинтеза у растений арабидопсиса. После 20 дней от всходов арабидопсис, выращиваемый в теплице, подвергли воздействию дополнительного УФ-В в течение 12 дней по 2 часа. Мощность коротковолнового излучения составляла 1.7 Вт/м2. Авторы работы отмечают, что для существенного торможения скорости фотосинтеза нужно воздействовать на растения ультрафиолетом по 4 часа в день с мощностью 6 Вт/м2. Таким образом исследователи избежали негативного влияния ультрафиолета на фотосинтез и при этом увеличили производство вторичных метаболитов.
Похожих результатов удалось добиться российским ученым с листовым салатом. Его также выращивали в теплице и после 24 дней от всходов начали воздействовать ультрафиолетом на растения. В этом опыте интенсивность УВ-В была выше, чем в зарубежном — 2.7 Вт/м2. Но при этом существенно различалась продолжительность облучения — от 2 до 15 минут в день.
Влияние UV на развитие растения
Ультрафиолет по сути своей стрессор для живых организмов. И один из механизмов, который используют растения для защиты — изменение своей морфологии. В общих чертах это проявляется в уменьшении размеров растения, площади его листьев, количества устьиц, длины междоузлий, а также стимуляции пазушного ветвления. При этом может увеличиваться толщина как самих листьев, так и их защитного воскового слоя.
Также есть данные, что умеренные дозы коротковолнового излучения стимулируют производство хлорофиллов. По всей видимости это компенсаторный механизм в ответ на сокращающуюся площадь листа. На графике снизу ромбовидными фигурами показана зависимость между интенсивностью ультрафиолетового воздействия и количеством хлорофилла у арабидопсиса.
Интересно, что ультрафиолетовые лучи оказывают не просто ингибирующее воздействие на ростовые процессы, но приводят к комплексным изменениям в росте растения. В упомянутом ранее исследованиис арабидопсисом ученые отметили существенные трансформации на стадии цветения. Вместе с уменьшением высоты растений, изменилось количество цветущих стеблей. Такая закономерность сохранялась и в опытах на других культурах.
Авторы работы связывают это явление с изменениями метаболизма гормона ауксина. Подобной реакции можно добиться прищипыванием верхушки побега, которое также сопровождается изменениями в работе этого гормона. Но прищипывание так или иначе является стрессором. Для культур с коротким жизненным циклом важно выбирать наименее травмирующие способы формирования растения. Умеренные дозы ультрафиолета вносят вклад в развитие организма и при этом не вызывают у него стресс. Поэтому применение коротковолнового излучения может оказаться перспективным решением.
Синтез вторичных метаболитов
Вторичные метаболиты не являются жизненно необходимыми соединениями для растений. Их производство требует ресурсов, тратить которые организм не станет без серьезной причины. А между тем такие соединения несут в себе пищевую и лекарственную ценность для человека. Поэтому важно создавать такие условия выращивания, при которых растение увеличивает синтез вторичных метаболитов без потери общей производительности.
В ответ на облучение ультрафиолетом в поверхностном слое растительной ткани увеличивается синтез веществ, которые препятствуют проникновению пагубных лучей. Синтезируемые вещества представлены в основном фенольными и флавоноидными соединениями, которые имеют широкое применение в медицине. На их основе изготавливают противомикробные, противовоспалительные, желчегонные и другие виды препаратов. Употребляя фенольные соединения с пищей, мы получаем антиоксидантный и противоопухолевый эффект. Что важно, для запуска программы по синтезу защитных веществ не обязательно подвергать растение реальной угрозе. В тех же экспериментах с арабидопсисоми листовым салатом показано, что повышенный синтез целевых соединений возможен при нормальном функционировании всего организма.
Пара слов о каннабисе
Другой зарубежный эксперимент также показал преимущества ультрафиолета в этой области. Добавление коротковолнового излучения в общий поток света увеличило концентрацию каннабиноидов в соцветиях каннабиса. В опыте было 3 варианта освещения: натриевая лампа высокого давления и 2 светодиодных облучателя.
Под газоразрядной лампой средний урожай сухих соцветий был наибольшим — 26.6г. Тогда как под светодиодными облучателями AP673L и NS1 23.1 и 22.8 г соответственно. Но по содержанию как общего количества, так и отдельно взятых каннабиноидов вариант с натриевой лампой оказался последним. В процентном соотношении на графиках показано как меняется количество различных каннабиноидов по вариантам.