Свет

Солнечная энергия
Солнечная энергия. На землю попадает ничтожная часть излучаемой солнцем энергии. Лучи солнца, встречая на своем пути к Земле различные препятствия, претерпевают целый ряд изменений. Находящиеся в атмосфере газообразные вещества, твердые и жидкие частицы рассеивают и поглощают лучи солнца. Озон, имеющийся в верхних слоях атмосферы, поглощает вредные для всех живых организмов коротковолновые ультрафиолетовые лучи, образуя как бы защитную броню для живой природы. Углекислота воздуха задерживает теплые лучи. Часть тепла солнечных лучей достигает земной поверхности и нагревает землю.

Главная роль солнечных лучей на Земле заключается в том, что они дают жизнь растению, а отсюда и всему живому. Солнечная энергия используется растениями для образования тканей своего тела. Они поглощают ее главным образом листьями в процессе фотосинтеза. Естественный свет крайне изменчив. Во всех районах, за исключением экватора и полюсов, свет изменяется изо дня в день в течение всего года. Еще сильнее изменяется он в течение суток. В полдень при безоблачном небе солнечные лучи несут максимальное количество лучистой энергии в единицу времени, в утренние же и вечерние часы, в пасмурную погоду интенсивность освещения значительно меньше.

Очень резко световые условия в течение дня и года колеблются из-за непостоянства погодных факторов. Изменение облачности, наличие или отсутствие осадков сильно влияют на освещенность растений.
Спектральный состав света. Лучистая энергия солнца характеризуется в числе других показателей и длиной волны. Единицей измерения длины волны служит миллимикрон (µм).

Солнечная лучистая энергия по спектральному составу подразделяется на три основные части: ультрафиолетовые лучи (10-400 µм); видимое излучение (400-760 µм); инфракрасные лучи (больше 760 µм).
Как ультрафиолетовые, так и инфракрасные лучи для человеческого глаза невидимы. Инфракрасные лучи называют иногда тепловыми лучами. Ультрафиолетовые лучи подразделяют на коротко- и длинноволновые: коротковолновые — от 10 до 280; длинноволновые — от 280 до 400 µм.

Коротковолновые ультрафиолетовые лучи даже за короткий период облучения (10-15 минут) способны погубить растение. Под действием этих лучей нарушаются функции протоплазмы растительных клеток, листья желтеют, точки роста отмирают, стебель скручивается. Коротковолновые ультрафиолетовые лучи солнечной радиации до земли не доходят, так как поглощаются озоном стратосферы. Свет — видимая область солнечного излучения — имеет волны длиной от 400 до 760 µм и состоит из участков разного цвета с неодинаковой длиной волны, а именно (в µм):

  • Фиолетовые лучи — 400-440
  • Желтые лучи — 565-595
  • Синие — 440-490
  • Оранжевые — 595-620
  • Голубые — 490-510
  • Красные — 620-760
  • Зеленые — 510-565

Все важнейшие физиологические процессы, определяющие рост, развитие, формообразование растений, зависят главным образом от лучистой энергии, лежащей в пределах длины волны 400-700 µм. Максимальной биологической эффективностью в большинстве случаев обладают оранжево-красные, несколько меньшей — сине-фиолетовые и минимальной — зеленые лучи. Эту часть солнечной радиации называют физиологической радиацией. Она входит в состав как прямого, так и рассеянного солнечного света.

Прямая солнечная радиация доходит до поверхности земли в виде параллельных солнечных лучей. Рассеянная солнечная радиация попадает на землю после рассеивания ее в атмосфере. Растения по-разному реагируют на прямую и рассеянную солнечную радиацию. Так, папоротники совсем не выносят прямой солнечной радиации и хорошо растут при рассеянной, а кактусы, наоборот, лучше растут при прямой солнечной радиации и хуже — при рассеянной. Некоторые другие растения менее чувствительны к смене световых условий.

Размер прямой и рассеянной радиации зависит от высоты стояния солнца и характеризуется следующими данными (по В. М. Леману).

Высота солнца над горизонтом (в °) 0 5 10 20 30 40 50
Прямая радиация (в %)  0 36 56 71 77 80 82
Рассеянная радиация (в %)  100 64 44 29 23 20 18

За дневной период суток растения получают рассеянной радиации больше, чем прямой. Спектральный состав рассеянной радиации более благоприятен для растений, а лучистая энергия этой радиации более интенсивно используется хлорофиллом. Наилучшие условия для усвоения углекислоты бывают утром и к концу дня: в это время в солнечном свете преобладают красные лучи. К полудню и после полудня хлоропласты (хлорофилловые зерна) заполняются крахмалом, и в листе, в силу дефицитного водного баланса, обнаруживается недостаток воды; в клетках создаются условия, неблагоприятные для дальнейшего образования органических веществ.

Процесс ассимиляции углерода усиливается до тех пор, пока интенсивность света не достигает примерно половины величины прямого полуденного солнечного освещения. Дальнейшее увеличение интенсивности света не сопровождается усилением фотосинтеза. Поэтому высокая напряженность солнечного света в полуденные часы не приносит пользы и вызывает усиленную потерю воды растением; работа листьев резко падает и даже почти совсем останавливается. К концу дня усвоение углекислоты начинает возрастать и достигает почти такого же размера, как и в начале дня. К вечеру оно падает и с наступлением темноты прекращается.

Поделиться!