Красные и синие длины волн некоторое время доминировали в индустрии освещения для роста растений. Этому есть логическое объяснение: эти волны являются наиболее энергоэффективными и обеспечивают наиболее быстрое развитие растений. Это оправдано для применения в теплицах, когда растения могут получать другие длины волн от естественного солнечного освещения.
Но если не применять другие диапазоны волн, это ограничит возможности управления другими аспектами экспрессии генов и физиологии растений. Наиболее изученными из этих других волновых диапазонов являются дальние красные и ультрафиолетовые диапазоны волн.
Но наука не стоит на месте и в последние годы ведущие производители освещения для растений стали применять зеленый свет в составе спектра в условиях полной светокультуры.
Зеленый свет
Польза зелёного света (500—600 нм) для растений поначалу полностью отвергалась, поскольку считалось, что он не приносит ничего полезного для ни для вегетативного, ни для генеративного роста растений.
Традиционно считается, что зелёный свет отражается от поверхности листьев, создавая их зелёный цвет. Исследования в области непрерывного (широкого) спектра, содержащего также зелёную длину волны, начались с экспериментов по выращиванию растений на космической станции NASA, где красный и синий свет считались неблагоприятными, так как растения под ним выглядели почти чёрными и было трудно контролировать их состояние в таких условиях.
В исследовании, проведенном для космического полета, было обнаружено, что добавление 24% зеленого света (от 500 до 600 нм) к красному и синему светодиодам усилило рост салата, производя больше биомассы, чем просто красный и синий свет. Широкий спектр, содержащий UVA 0,1%, синий 12%, зеленый 19%, красный 61% и небольшое количество дальнего красного света, показал, что лучше подходит для растений, чем простой красный и синий свет и превосходит спектр натриевой лампы высокого давления (ДНаТ). Стоит также отметить, что этот спектр не является белым светом, но при его разработке количество и соотношение (R:Fr, B:G) были разработаны для стимулирования сильного вегетативного роста растений. В результате салат-латук накопил на 58% больше биомассы, чем под красным и синим спектром.
Результаты испытаний латука, описывающие кривую роста под широким спектром, с содержанием зеленых длин волн, сине-красным спектром и натриевыми лампами высокого давления (ДНаТ).
Воздействие зеленого света на растения
Несмотря на то что фоторецептор, специфичный для зеленого света, еще не найден, известно, что зеленый свет имеет эффекты, как независимые, так и зависимые от криптохрома, подобно синему свету. Известно, что зеленый свет в условиях низкой интенсивности может усиливать действие дальнего красного света, стимулирующего производство вторичных метаболитов.
Во многих случаях физиологические изменения в растениях, вызванные зеленым светом, противоположны действию синего света. Накопление антоцианов, индуцированное синим светом, замедлялось при применении зеленого света. В другом исследовании было обнаружено, что синий свет способствует открытию устьиц, в то время как зеленый свет способствует их закрытию. Синий свет угнетает раннее удлинение стебля на стадии проростков, тогда как зеленый свет способствует этому. Кроме того, синий свет приводит к индукции цветения, а зеленый свет подавляет его.
Как видите, зеленый свет очень тесно взаимодействует с синим, поэтому важно не только количество этих двух длин волн по отдельности, но и соотношение (синий:зеленый) между ними в проектируемом спектре. Более того, было обнаружено, что зеленый свет влияет на удлинение черешков и переориентацию листьев вверх у модельного растения Arabidopsis thaliana, что является признаком симптомов избегания тени, а также на экспрессию генов.
Зеленые фотоны проникают через листья
Исследования воздействия зеленого спектра в составе света на растения показали его значимость для фотосинтеза, особенно в нижних частях листвы. Примерно 80% зеленого света проходит через хлоропласты, в то время как листья поглощают около 90% красного и синего света, пропуская менее 1%.
Фотоны улавливаются хлорофиллом, вызывая возбуждение электрона, который переходит в более высокое энергетическое состояние, в котором энергия немедленно передается соседней молекуле хлорофилла путем резонансного переноса или высвобождается в цепь переноса электронов.
Когда растения получают избыток света, хлорофилл достигает своей предельной способности поглощать красный и синий свет. Однако зеленый свет продолжает активировать электроны в молекулах хлорофилла, находящихся глубоко в листьях или хлоропластах в нижней части растения. Это приводит к повышению эффективности фотосинтеза и потенциальному увеличению урожайности при ярком освещении. Кроме того, соотношение зеленых, синих и красных длин волн помогает растению определить состояние общего массива листвы, что может вызвать морфологические изменения для оптимального поглощения света. Зеленый свет также участвует в регулировании устьичных отверстий, что позволяет растению эффективно обмениваться газами с окружающей средой.
Если вы выращиваете растения в полностью закрытой от солнечного света среде — выбирайте светильники с широким спектром, в котором присутствуют зеленые длины волн