От чего зависит фотосинтез

Фотосинтез — процесс, в ходе которого растение преобразует световую энергию в химическую, которая используется им для жизни и роста. В школе, большинство из нас узнали, что для этого процесса необходим солнечный свет. Однако благодаря технологическому прогрессу за последние несколько десятилетий люди научились запускать фотосинтез с помощью искусственного освещения

Чтобы получить первый ингредиент, воду, корни растения берут воду и минералы из земли, обычно из почвы. Некоторые растения, например кактусы и лилейники, используют другие способы получения воды, но корни — самый распространенный. Второй компонент — углекислый газ — растение получает через листья, которые вбирают углекислый газ из воздуха и в итоге выделяют кислород — продукт фотосинтеза. Специализированные клетки в листьях растения, называемые хлоропластами, поглощают свет с помощью пигмента, называемого хлорофиллом. При естественном фотосинтезе свет поступает от солнца.

Прогрессивные растениеводы могут имитировать этот процесс, используя искусственное освещение. Как только растение получает три ключевых ингредиента: воду, углекислый газ и свет — начинается процесс фотосинтеза. Энергия света вызывает химическую реакцию между молекулами воды (H₂O) и углекислого газа (CO₂), расщепляя их и преобразуя в кислород (O₂) и форму сахара под названием глюкоза (C₆H₁₂O₆). Кислород выбрасывается обратно в атмосферу, а глюкоза сохраняется в растении как форма химической энергии. Как видите, процесс фотосинтеза представляет собой передачу энергии от источника света (обычно солнца) к растению. Растение может использовать эту энергию для роста, плодоношения или цветения; или же оно может накапливать энергию, чтобы использовать ее позже.

Интенсивность
Чтобы понять, как лучше использовать искусственное освещение для выращивания растений, предлагаем рассмотреть еще несколько ключевых терминов, связанных с фотосинтезом. Первый термин, который мы обсудим, — интенсивность света. Когда растение поглощает световую энергию для фотосинтеза, оно поглощает ее в виде фотонов, которые представляют собой электромагнитные пучки энергии. Хлоропласты в клетках листьев содержат специализированный зеленоватый пигмент хлорофилл, который помогает поглощать фотоны. Количество фотонов, которые растение поглощает через свои хлоропласты, напрямую влияет на скорость фотосинтеза в растении.

С увеличением интенсивности света, также известной как плотность потока фотонов (PPFD), увеличивается и скорость фотосинтеза, вплоть до определенного момента, называемого точкой насыщения. Различные виды растений имеют разные точки насыщения, в которых скорость фотосинтеза снижается.

Интенсивность света выше точки насыщения не увеличивает скорость фотосинтеза. Нижняя граница интенсивности света называется точкой компенсации света. Эта точка обозначает минимальную интенсивность света, которая необходима растению для поддержания жизнедеятельности и сохранения жизни. Если растение получает свет ниже точки световой компенсации, оно может перестать осуществлять фотосинтез и в итоге погибнет. Растения, предпочитающие тень, имеют более низкую точку компенсации света, чем те, которые предпочитают прямой солнечный свет, то есть они могут выжить при более низкой интенсивности света, в то время как другие растения — нет.

Обеспечение правильной интенсивности света для ваших растений имеет решающее значение для их роста и процветания. Недостаточная интенсивность света может привести к гибели растений, в то время как слишком высокая интенсивность — это пустая трата энергии, которая может привести к перегреву растений или повреждению хлорофилла. Вы можете использовать системы освещения двумя способами. Если у вас есть теплица, которая в основном зависит от естественного освещения, вы можете использовать искусственное освещение для повышения интенсивности света в периоды недостатка естественного освещения (например, во время осенне-зимнего периода или в пасмурные дни). Если вы выращиваете растения в помещении без доступа к естественному свету, то можете использовать светильники в качестве единственного источника света для фотосинтеза.

Независимо от способа, важно понимать, какой уровень интенсивности света необходим вашим растениям, и соответствующим образом регулировать условия освещения.

Качество
После того как мы рассмотрели интенсивность света, перейдем к качеству освещения. Из курса физики известно, что свет имеет разную длину волны. В 1970-х годах два исследователя, доктор МакКри и доктор Инада, провели эксперименты, чтобы определить, какие длины волн света использует растение в процессе фотосинтеза. Они создали кривую фотосинтетического ответа, получившую название кривой Маккри, чтобы объяснить, что растения могут использовать для фотосинтеза свет в диапазоне от 400 до 700 нанометров. Этот диапазон длин волн известен как фотосинтетически активная радиация (ФАР). Кривая МакКри также объясняет, какие длины волн в диапазоне PAR наиболее эффективны для фотосинтеза: красный и синий свет занимают лидирующие позиции.
Диапазон ФАР немного меньше, чем диапазон света, который может видеть человек, называемый видимым спектром, который составляет от 350 до 750 нанометров.
Выбирая систему освещения для растений, важно понимать, насколько она эффективна в спектре PAR.

Фотопериод
Последний термин, который мы обсудим, — это фотопериод, также называемый продолжительностью светового дня, который представляет собой количество времени, в течение которого растение подвергается воздействию света в течение 24 часов. Например, если вы включаете лампы для выращивания на 18 часов в день, то фотопериод составляет 18 часов. Время, в течение которого растение находится в темноте в течение 24 часов, называется периодом темноты (scotoperiod или skotoperiod по-английски). В нашем примере период темноты составит 6 часов (24 часа минус 18-часовой фотопериод). Оба периода чрезвычайно важны для здоровья и роста растения. Продолжительность фотопериода влияет на общее количество света, который растение получает в течение 24 часов. Как мы уже выяснили, интенсивность света влияет на скорость фотосинтеза, поэтому продолжительность фотопериода также влияет на процесс фотосинтеза. У многих видов растений продолжительность дня и ночи может влиять не только на фотосинтез, но и на репродуктивный рост. Растения короткого дня обычно цветут только во время длинных ночных периодов, а растения длинного дня — во время коротких ночных периодов. Поскольку продолжительность фотопериода и периода темноты влияет как на фотосинтез, так и на репродукцию, растениеводы могут манипулировать этими периодами, чтобы стимулировать или подавлять цветение.

Хотя интенсивность света, качество освещения и фотопериод являются ключевыми факторами фотосинтеза, существует другие факторы, влияющие на
этот процесс.


Диоксид углерода
Для тех, кто выращивает растения в теплицах или других закрытых помещениях, температура и доступность CO₂ оказывают огромное влияние на фотосинтез. Возьмем, к примеру, температуру. Если температура в теплице становится слишком высокой, поры на листьях растения, называемые устьицами, которые обеспечивают поступление CO₂, могут закрыться, чтобы растение не потеряло влагу.

Низкие температуры также могут затормозить фотосинтез, поскольку химические реакции фотосинтеза не могут происходить при слишком низких температурах. Количество ламп, расстояние от ламп до растений и интенсивность освещения — все это влияет на температуру в теплице, поэтому важно внимательно следить за этими условиями. Наличие CO₂ также играет роль в том, насколько хорошо растения могут осуществлять фотосинтез. При здоровом уровне фотосинтеза растения быстро потребляют CO₂. Если у вас теплица или закрытый сад с плотной застройкой и слабой вентиляцией, вы можете обеспечить здоровый запас CO₂, закачивая газ в теплицу. Многие производители добавляют CO₂ в среду выращивания до уровня в 1200 ppm, поскольку это повышает скорость фотосинтеза у большинства видов растений. Еще один способ обогащения CO₂ — обеспечить правильную вентиляцию теплицы, чтобы растения могли получать достаточное количество CO₂ через свежий приток воздуха. Доступ растения к воде также может оказать большое влияние на фотосинтез. Если растение не получает достаточно воды через корни (или другим способом), оно обезвоживается. Тогда устьица растения закроются, чтобы помочь ему сохранить воду. Если устьица растения закрыты, оно не может вдыхать CO₂, который является одним из ключевых компонентов фотосинтеза. С другой стороны, если растение подвергается воздействию слишком большого количества воды, его корни могут загнивать.

Фотосинтез — это сложный процесс, на который влияет множество факторов. При выборе системы освещения для растений важно учитывать не только то, как она повлияет на освещенность растений, но и то, как она повлияет на другие факторы окружающей среды, такие как температура, потребление питательных веществ и CO₂.

Если вам нужна помощь в подборе освещения для растений, вы всегда можете получить онлайн-консультацию по подбору освещения у специалистов компании Just Grow или по телефону +7 968 420–420–0.