Какое влияние короткие ультрафиолетовые лучи оказывают на растения

Обновлено: 05.10.2024

Ультрафиолетовое излучение (УФ) является важным экологическим фактором, влияющим на растения. Оно входит в состав электромагнитного излучения Солнца и составляет около 7% общей солнечной радиации, достигающей поверхности Земли.

Диапазон УФ-спектра делят на три части: А (Л = 400—320 нм), В (Л = 320—280 нм) и С (Л = 280—180 нм). Излучение с длиной волны менее 295 нм (УФ-С) полностью поглощается озоновым слоем, тогда как УФ-А и УФ-В достигают поверхности Земли. В связи с тем что фотоны УФ имеют энергию, достаточную для ионизации атомов, они поглощаются всеми биологически важными структурами, определяя высокую биологическую активность УФ.

Озоновый слой находится на высоте 10—50 км, максимальная концентрация озона приходится на высоту 20—25 км. Озон (O3) постоянно образуется в верхних слоях атмосферы при комбинации молекулярного и атомарного кислорода. Атомарный кислород возникает вследствие фотодиссоциации O2 коротковолновой УФ-С радиацией (Л

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.

Короткие 200-290 нм;
Средние 290-350 нм;
Длинные 350-400 нм.

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

290-310 нм. опасен для человека.
310-350 нм. он относительно безвреден.

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.

Воздействие ультрафиолета на растения.
Что же представляет собой ультрафиолет и чем примечательно его действие?
Ультрафиолет — это лучи света с длиной волны от 10 до 400 нм, невидимые человеческим глазом. Лучи 10-200 нм называются дальним ультрафиолетом, или вакуумным, поскольку активно поглощаются воздухом и не применяются в быту. Ультрафиолет с длинами волн от 200 до 400 нм называется ближним и условно подразделяется на три категории.
Коротковолновое (200-290 нм)
Средневолновое (290-350 нм)
Длинноволновое (350-400 нм)
Физиологическое действие на любые организмы у них разное. В природе встречается только часть средне и длинноволнового света. Коротковолновое и часть средневолнового излучения поглощаются озоновым слоем атмосферы.
Коротковолновое излучение.
Обладает высокой энергией и способностью повреждать биомолекулы. Белки активно поглощают излучение с максимумом 220-240нм, нуклеиновые кислоты — 260 нм. Возбуждение от этого поглощения напрямую вызывает изменение или разрыв химических связей, поэтому белки перестают выполнять свои функции, а нуклеиновые кислоты подвергаются мутациям. Также поглощение коротковолнового излучения пигментами может вызывать фотолиз воды с образованием активных свободных радикалов и перекиси водорода. Эти соединения разрушают и окисляют любые органические молекулы, в связи с чем клетка разрушается.
Именно коротковолновое излучение применяют в качестве бактерицидного. У человека эта часть спектра вызывает сильные ожоги даже в небольших дозах. Растения так же гибнут от такого излучения за очень небольшое время. Однако, в некоторые работах показана стимуляция развития растений при облучении коротковолновой частью спектра в низких дозах (несколько минут раз в две недели). Причем стимул был существенным и составлял до 50% увеличения роста (для злаковых сельскохозяйственных культур). Однако необходимые дозы такого облучения оказались строго специфичными для каждого вида растений. Небольшое повышение приводило к подавлению роста, а понижение приводило к снятию стимулирующего эффекта.
Можно сделать вывод, что в связи с высокой активностью и опасностью как для человека, так и для растений, в бытовых условиях полезное действие коротковолнового излучения малоприменимо. Однако в промышленности стоит задуматься о его использовании.

Растения в природе живут под солнечным светом. В нём содержатся все необходимые составляющие спектра электромагнитного излучения для их роста и плодоношения. Но при выращивании растений в теплице в зимний период или при выращивании рассады на подоконнике нужно “досвечивать” растения, обеспечивая им нужную длительность светового дня. Для этого используют различные виды искусственных источников света. Давайте разберемся, нужны ли ультрафиолетовые лампы для растений и что они собой представляют.

Искусственное освещение для растений на подоконнике

Влияние ультрафиолета на растения

Прежде чем рассказать о влиянии ультрафиолета на растения, рассмотрим, что это вообще такое и как оно влияет на человека

Ультрафиолет – это вид электромагнитных излучений невидимых человеческому глазу. Длины волн УФ-излучения лежат в пределах 10-400 нм, тогда как оптический (видимый) диапазон лежит в пределах 380-750 нм.

Длина волн ультрафиолетового спектра

Ультрафиолет делят на три типа:

коротковолновой 100-280 нм (UVC);
средневолновой 280-315 нм (UVB);
длинноволновой 315-400 нм (UVA).

Но не весь ультрафиолет доходит до земли, коротковолновой или, как его еще называют, UVC не проходит через озоновый слой. UVB ослабляется в нём, доходит до растений и людей, но роговица и хрусталик не пропускают его к сетчатке, и влияния на зрение он не оказывает. А вот длинноволновой доходит даже до сетчатки глаза, на земле УФ-излучений этого спектра больше всего.

Восприятие глазом ультрафиолета и видимого диапазона спектра света

Если говорить не о космическом ультрафиолете, а об искусственном, то нужно рассматривать каждую часть спектра отдельно.

Короткие волны (UVC) воздействуют на молекулы, поглощаются белками и НК. Это приводит к мутации, повреждению ДНК и его разрушению. У человека такое излучение вызывает ожоги, может привести к онкологическим заболеваниям. В то же время это тот самый бактерицидный эффект, который используется для обеззараживания помещений и инструмента.
Его влияние на растения также негативно, оно может быстро погибнуть или, говоря простым языком, сгореть.

Стоит отметить, что в сети есть сведения об исследованиях которые показали увеличение роста различных культур при облучении малыми дозами в течение нескольких минут по 1 разу в 2 недели. Но однозначного эффекта получить не удалось, поэтому лучше оберегать свои растения от воздействия UVC.

Среднее УФ-излучение (UVB) с длиной волны в 290-310 нм опасно для человека, а длины волн 310-350 нм относительно безвредны. Длительное воздействие на растения такого спектра излучения приводит к его гибели или заболеваниям. При кратковременных облучениях (до 20-30 минут в день) наблюдается усиление роста различных видов сельскохозяйственных культур (прирост плодов от 20% до 50% в зависимости от культуры).

Длинноволновое излучение (UVA) не наносит существенного вреда ни человеку, ни растениям. Мы получаем его ежедневно с солнечными лучами. Длительное воздействие вызывает увеличение роста и положительно сказывается на некоторых видах растений.

Итак, чтобы понять, как ультрафиолет влияет на растения, я сделал подборку фактов:

синтез хлорофилла уменьшается от долгого влияния, а от короткого влияния усиливается;
активизируется синтез каротиноидов (листья краснеют);
большинство растений реагируют на весь диапазон ультрафиолетового излучения;
при искусственном облучении может закладываться больше цветовых почек, особенно у короткодневных растений (это перец, помидоры, огурцы, базилик и др.).

Кратковременное облучение растений ультрафиолетом (280-320 нм) называют также стресс-фактором растения. После него могут активироваться процессы, положительно влияющие на рост, цветение или плодоношение. Если говорить простыми словами, растение закаляется и после этого лучше переносит негативные факторы окружающей среды.

Выбор лампы

Итак, начнем с того, что для выращивания растений используются в первую очередь не ультрафиолетовые лампы, а фитолампы, но как выбрать правильный светильник? Ультрафиолетовые лампы используют в перечисленных выше случаях (для создания стресса и инициирования процессов). Для ускорения роста растений нужно, чтобы у источника света преобладали длины волн около 440 нм (синий) и 660 нм (красный), а они лежат не в УФ, а в видимом диапазоне. Это связано с тем, что данные излучения используются для фотосинтеза, это так называемая фотосинтетически активная радиация (ФАР).

На рисунке ниже изображен оптический диапазон и активность различных процессов жизнедеятельности растения, увеличивающейся благодаря тому, что хлорофилл (самый многочисленный пигмент) наиболее интенсивно поглощает красный и синий цвет.

Связь активности процессов жизнедеятельности растения и спектра излучения

Более наглядно поглощение разными типами пигментов растений, хлорофиллом а, хлорофиллом б и каротиноидами изображено на рисунке ниже. Каротиноиды поглощают лишь часть зеленого спектра, передавая его энергию для фотосинтеза.

Поглощение света различными пигментами

Здесь видно, что зеленая область видимого излучения поглощается хлорофиллами мало, другими словами — отражается. Поэтому “трава зелёная, а небо голубое”. Говоря научным языком, фотоны с малой длиной волны имеют слишком большую энергию и способны повредить клетку (как коротковолновой ультрафиолет, например), их же фильтрует озоновый слой. Энергия фотонов с большой длиной волны мала. Верхний график отражает степень поглощения, а нижний — активность фотосинтеза.

Итак, подведем небольшие итоги, разберемся, какая длина волны за что отвечает при выращивании растений:

640–660 нм – красные цвета, для репродуктивного развития и укрепления корневой системы взрослых растений;
595–610 нм – цвета близкие к оранжевому нужны для цветения и созревания плодов;
440–445 нм – сине-фиолетовые оттенки нужны для вегетативного развития;
380–400 нм – ближний УФ-диапазон, для регулировки скорости роста и образования белков;
280–315 нм – средний ультрафиолет для растений, повышающий морозостойкость.

Поэтому для роста растений используют лампы, у которых основные пики спектра свечения приходятся на красные 660 нм и синие 440 нм.

Комбинация таких цветов даёт фиолетовое или розоватое свечение. Отсюда происходит следующее заблуждение: их часто называют ультрафиолетовыми лампами для растений. К тому же пики не точечные именно в этих длинах волн, они, так скажем, плавные, как холмы, и захватывают соседние области, указанные в перечне выше.

Произрастание помидоров под светом фитоламп с полным спектром

На практике сегодня такие лампы набирают либо из отдельных светодиодов с соответствующими длинами волн, либо же со светодиодов с полным спектром.

Фитолампа из дискретных монохромных светодиодов для растений 440 и 660 нм

Обратите внимание: в светильнике для цветов на светодиодах с полным спектром все излучатели одного цвета.

Светильник для досветки цветов на светодиодах с полным спектром

В продвинутых моделях фитоламп производители добавляют и УФ, и ИК-светодиоды как раз для стимуляции клеток растений дополнительными длинами волн.

Светодиодная фитолампа с ИК и УФ-светодиодами

Спектральные характеристики светодиодов полного спектра захватывают интересующие нас области, ниже изображена типовая характеристика. Картина может отличаться при использовании приборов от разных производителей.

Спектральная характеристика светодиодов для растений

Но светодиоды – это не единственный источник света, который используют для домашнего выращивания растений. Кроме них, есть еще люминесцентные лампы, натриевые (ДНаТ) и другие газоразрядные приборы. У них совершенно другой принцип действия. Это трубки, в которых находится амальгама – смесь паров ртути и инертных газов. На концах трубки находятся электроды, между которыми возникает разряд. При разряде излучается ультрафиолет, а стенки колбы (трубки) покрыты специальным люминофором, который преобразует ультрафиолет в излучения нужного спектра.

Для большего понимания их преимуществ и недостатков посмотрите видео, где автор сравнивает специальные люминесцентные трубчатые фитолампы от известного бренда с обычными люминесцентными трубками для освещения.

Сравнение спектра ДНаТ и фитосветильника

ДНаТ выделяет довольно много тепла, это нужно учитывать при расположении ламп относительно растения. Такие источники света, как и люминесцентные трубки, для своей работы требует пускорегулирующей аппаратуры – электромагнитного балласта или электронного преобразователя.

Есть ли вред для человека

Посетители нашего сайта часто спрашивают, вредно ли использовать ультрафиолетовые лампы для цветов и фитолампы в частности. Давайте разберемся! В процессе работы ультрафиолетовых ламп может выделяться озон. Это газ, который опасен при вдыхании, он раздражает слизистые оболочки, пагубно воздействует на сердечно-сосудистую систему и даже может привести к смерти. Также ультрафиолет опасен для зрения. Поэтому не стоит находиться в комнате с работающей ультрафиолетовой лампой, желательно, чтобы помещение при этом проветривалось.

Стерилизация помещения с помощью УФ-ламп

Но следует помнить, что большинство УФ-ламп люминесцентные, внутри них содержатся пары ртути. Если такая лампочка разобьется, то нужно собрать осколки, сделать влажную уборку и проветрить помещение. Одна разбившаяся лампа не представляет существенной опасности.

Фитолампы не оказывают существенного опасного влияния, разве что их освещение может раздражать органы зрения. Не стоит смотреть на такую лампу. В остальном, никаких иных рекомендаций нет.

Читайте также: