Фотосинтез растений. Фотосинтез, как основа питания растений. Свет растениям нужен для процесса фотосинтезаФотосинтез растений. Фотосинтез, как основа питания растений Следующий значимый эксперимент на пути открытия фотосинтеза принадлежал английскому химику Джозефу Пристли. Ученый посадил под колпак мышь, и через пять часов грызун умер. Когда же Пристли поместил с мышью веточку мяты и также накрыл грызуна колпаком, мышь осталась живой. Этот эксперимент навел ученого на мысль о том, что существует процесс, противоположный дыханию. Ян Ингенхауз в 1779 году установил тот факт, что только зеленые части растений способны выделять кислород. Через три года швейцарский ученый Жан Сенебье доказал, что углекислый газ, под воздействием солнечных лучей, разлагается в зеленых органоидах растений. Спустя всего пять лет французский ученый Жак Буссенго, проводя лабораторные исследования, обнаружил тот факт, что поглощение растениями воды также происходит и при синтезе органических веществ. Эпохальное открытие в 1864 году совершил немецкий ботаник Юлиус Сакс. Ему удалось доказать, что объем потребляемого углекислого газа и выделяемого кислорода происходит в пропорции1:1. Фотосинтез – один из самых значимых биологических процессов Если говорить образно, то лист растения можно сравнить лабораторией, окна которой выходят на солнечную сторону. Именно в ней происходит образование органических веществ. Этот процесс является основой существования всего живого на Земле. Многие резонно зададут вопрос: чем дышат люди, живущие в городе, где не то что дерева, и травинки днем с огнем не сыщешь. Ответ очень прост. Дело в том, что на долю наземных растений приходится всего 20% выделяемого растениями кислорода. Главенствующую роль в выработке кислорода в атмосферу играют морские водоросли. На их долю приходится 80% от вырабатываемого кислорода. Говоря языком цифр, и растения, и водоросли ежегодно выделяют в атмосферу 145 млрд. тонн (!) кислорода! Недаром мировой океан называют «легкими планеты». Общая формула фотосинтеза выглядит следующим образом: Вода + Углекислый газ + Свет → Углеводы + Кислород Для чего нужен фотосинтез растениям? Как мы уяснили, фотосинтез – это необходимое условие существования человека на Земле. Однако это не единственная причина, по которой фотосинтезирующие организмы производят активную выработку кислорода в атмосферу. Дело в том, что и водоросли, и растения ежегодно образуют более 100 млрд. органических веществ (!), которые составляют основу их жизнедеятельности. Вспоминая эксперимент Яна Ван-Гельмонта мы понимаем, что фотосинтез – это основа питания растений. Научно доказано, что 95% урожая определяют органические вещества, полученные растением в процессе фотосинтеза, и 5% – те минеральные удобрения, которые садовод вносит в почву. Современные дачники основное внимание уделяют почвенному питанию растений, забывая о его воздушном питании. Неизвестно, какой урожай могли бы получить садоводы, если бы они внимательно относились к процессу фотосинтеза. Однако ни растения, ни водоросли не могли бы так активно производить кислород и углеводы, не будь у них удивительного зеленого пигмента – хлорофилла. Тайна зеленого пигмента Главное отличие клеток растения от клеток иных живых организмов – это наличие хлорофилла. К слову сказать, именно он является виновником того, что листья растений окрашены именно в зеленый цвет. Это сложное органическое соединение обладает одним удивительным свойством: оно способно поглощать солнечный свет! Благодаря хлорофиллу становится возможны и процесс фотосинтеза. Две стадии фотосинтезаГоворя простым языком, фотосинтез представляет собой процесс, при котором поглощенные растением вода и углекислый газ на свету при помощи хлорофилла образуют сахар и кислород. Таким образом, неорганические вещества удивительным образом превращаются в органические. Полученный в результате преобразования сахар является источником энергии растений. Фотосинтез имеет две стадии: световую и темновую. Световая фаза фотосинтезаОсуществляется на мембранах тилакойдов. Тилакойд – это структуры, ограниченные мембраной. Они располагаются в строме хлоропласта. Порядок событий световой стадии фотосинтеза:
Темновая фаза фотосинтезаМестом протекания темновой фазы являются строму хлоропластов. Именно в ходе темновой фазы происходит выделение кислорода и синтез глюкозы. Многие подумают, что такое название эта фаза получила потому что процесс, происходящие в рамках этого этапа осуществляются исключительно в ночное время. На самом деле, это не совсем верно. Синтез глюкозы происходит круглосуточно. Дело в том, что именно на данном этапе световая энергия больше не расходуется, а значит, она попросту не нужна. Значение фотосинтеза для растений Мы уже определили тот факт, что фотоинтез нужен растениям ничем не меньше, чем нам. О масштабах фотосинтеза очень просто говорить языком цифр. Ученые рассчитали, что только растения суши запасают столько солнечной энергии, сколько могли бы израсходовать 100 мегаполисов в течение 100 лет! Дыхание растений – это процесс, противоположный фотосинтезу. Смысл дыхания растений заключается в освобождении энергии в процессе фотосинтеза и направление ее на нужды растений. Говоря простым языком, урожай – это разница между фотосинтезом и дыханием. Чем больше фотосинтез и ниже дыхание, тем больше урожай, и наоборот! Фотосинтез – это удивительный процесс, который делает возможной жизнь на Земле!
определение, фазы, условия и значениеКаждое живое существо на планете нуждается в пище или энергии, чтобы выжить. Некоторые организмы питаются другими существами, тогда как другие могут производить свои собственные питательные элементы. Растения сами производят продукты питания, глюкозу, в процессе, который называется фотосинтезом. Фотосинтез и дыхание взаимосвязаны. Результатом фотосинтеза является глюкоза, которая хранится как химическая энергия в растительных клетках. Эта накопленная химическая энергия получается в результате превращения неорганического углерода (углекислого газа) в органический углерод. Процесс дыхания высвобождает накопленную химическую энергию. Помимо продуктов, которые они производят, растениям также необходим углерод, водород и кислород, чтобы выжить. Вода, поглощенная из почвы, обеспечивает водород и кислород. Во время фотосинтеза, углерод и вода используются для синтеза пищи. Растения также нуждаются в нитратах, чтобы производить аминокислоты (аминокислота — ингредиент для выработки белка). В дополнение к этому, они нуждаются в магнии для производства хлорофилла. Заметка: Живые существа, которые зависят от других продуктов питания называются гетеротрофами. Травоядные, такие как коровы, а также растения, питающиеся насекомыми, являются примерами гетеротрофов. Живые существа, производящие собственную пищу, называются автотрофами. Зеленые растения и водоросли — примеры автотрофов. В этой статье вы узнаете больше о том, как происходит фотосинтез у растений и об необходимы для этого процесса условиях. Определение фотосинтезаФотосинтез — это химический процесс, посредством которого растения, некоторые бактерии и водоросли производят глюкозу и кислород из углекислого газа и воды, используя только свет в качестве источника энергии. Этот процесс чрезвычайно важен для жизни на Земле, поскольку благодаря ему выделяется кислород, от которого зависит вся жизнь. Зачем растениям нужна глюкоза (пища)?Подобно людям и другим живым существам, растения также нуждаются в питании для поддержания жизнедеятельности. Значение глюкозы для растений заключается в следующем:
Фазы фотосинтезаПроцесс фотосинтеза разделен на две фазы: световую и темновую. Световая фаза фотосинтезаКак следует из названия, световые фазы нуждаются в солнечном свете. В светозависимых реакциях энергия солнечного света поглощается хлорофиллом и преобразуется в запасенную химическую энергию в виде молекулы электронного носителя НАДФН (никотинамидадениндинуклеотидфосфат) и молекулы энергии АТФ (аденозинтрифосфат). Световые фазы протекают в тилакоидных мембранах в пределах хлоропласта. Темновая фаза фотосинтеза или цикл КальвинаВ темновой фазе или цикле Кальвина возбужденные электроны из световой фазы обеспечивают энергию для образования углеводов из молекул углекислого газа. Не зависящие от света фазы иногда называют циклом Кальвина из-за цикличности процесса. Хотя темновые фазы не используют свет в качестве реагента (и, как результат, могут происходить днем или ночью), им необходимо, чтобы продукты светозависимых реакций функционировали. Независимые от света молекулы зависят от молекул энергоносителей — АТФ и НАДФН — для создания новых молекул углеводов. После передачи энергии молекулы энергоносители возвращаются к световым фазам для получения более энергичных электронов. Кроме того, несколько ферментов темновой фазы активируются с помощью света. Схема фаз фотосинтезаЗаметка: Это означает, что темновые фазы не будут продолжаться, если растения будут лишены света слишком долго, так как они используют продукты световых фаз. Строение листьев растенийМы не можем полностью изучить фотосинтез, не зная больше о строении листа. Лист адаптирован для того, чтобы играть жизненно важную роль в процессе фотосинтеза. Внешнее строение листьевОдной из самых главных особенностей растений является большая площадь поверхности листьев. Большинство зеленых растений имеют широкие, плоские и открытые листья, которые способны захватывать столько солнечной энергии (солнечного света), сколько необходимо для фотосинтеза.
Центральная жилка и черешок соединяются вместе и являются основанием листа. Черешок располагает лист таким образом, чтобы он получал как можно больше света.
Простые листья имеют одну листовую пластину, а сложные — несколько. Листовая пластинка — одна из самых главных составляющих листа, которая непосредственно участвует в процессе фотосинтеза. Сеть жилок в листьях переносит воду от стеблей к листьям. Выделяемая глюкоза также направляется в другие части растения из листьев через жилки. Кроме того, эти части листа поддерживают и удерживают листовую пластину плоской для большего захвата солнечного света. Расположение жилок (жилкование) зависит от вида растения.
Основанием листа выступает самая нижняя его часть, которая сочленена со стеблем. Зачастую, у основания листа располагается парное количество прилистников. В зависимости от вида растения, край листа может иметь различную форму, включая: цельнокрайнюю, зубчатую, пильчатую, выемчатую, городчатую и т.п.
Как и край листа, верхушка бывает различной формы, включая: острую, округлую, туповатую, вытянутую, оттянутою и т.д. Внутреннее строение листьевНиже представлена близкая схема внутреннего строения тканей листьев: Кутикула выступает главным, защитным слоем на поверхности растения. Как правило, она толще на верхней части листа. Кутикула покрыта веществом, похожим на воск, благодаря которому защищает растение от воды. Эпидермис — слой клеток, который является покровной тканью листа. Его главная функция — защита внутренних тканей листа от обезвоживания, механических повреждений и инфекций. Он также регулирует процесс газообмена и транспирации. Мезофилл — это основная ткань растения. Здесь происходит процесс фотосинтеза. У большинства растений мезофилл разделен на два слоя: верхний — палисадный и нижний — губчатый.
Защитные клетки — специализированные клетки в эпидермисе листьев, которые используются для контроля газообмена. Они выполняют защитную функцию для устьица. Устьичные поры становятся большими, когда вода есть в свободном доступе, в противном случае, защитные клетки становятся вялыми. Фотосинтез зависит от проникновения углекислого газа (CO2) из воздуха через устьица в ткани мезофилла. Кислород (O2), полученный как побочный продукт фотосинтеза, выходит из растения через устьица. Когда устьица открытые, вода теряется в результате испарения и должна быть восполнена через поток транспирации, водой, поглощенной корнями. Растения вынуждены уравновешивать количество поглощенного СО2 из воздуха и потерю воды через устьичные поры. Условия, необходимые для фотосинтезаНиже приведены условия, которые необходимы растениям для осуществления процесса фотосинтеза:
Что образуется в результате фотосинтеза?
(Световая энергия показана в скобках, поскольку она не является веществом) Заметка: Растения получают CO2 из воздуха через их листья, и воду из почвы через корни. Световая энергия исходит от Солнца. Полученный кислород выделяется в воздух из листьев. Получаемую глюкозу можно превратить в другие вещества, такие как крахмал, который используется как запас энергии. Если факторы, способствующие фотосинтезу, отсутствуют или присутствуют в недостаточном количестве, это может негативно повлиять на растение. Например, меньшее количество света создает благоприятные условия для насекомых, которые едят листья растения, а недостаток воды замедляет. Где происходит фотосинтез?Фотосинтез происходит внутри растительных клеток, в мелких пластидах, называемых хлоропластами. Хлоропласты (в основном встречающиеся в слое мезофилла) содержат зеленое вещество, называемое хлорофиллом. Ниже приведены другие части клетки, которые работают с хлоропластом, чтобы осуществить фотосинтез. Строение растительной клеткиФункции частей растительной клетки
Хлорофилл поглощает световую энергию, необходимую для фотосинтеза. Важно отметить, что поглощаются не все цветовые длины волны света. Растения в основном поглощают красную и синюю волны — они не поглощают свет в зеленом диапазоне. Углекислый газ в процессе фотосинтезаРастения получают углекислый газ из воздуха через их листья. Углекислый газ просачивается через маленькое отверстие в нижней части листа — устьицу. Нижняя часть листа имеет свободно расположенные клетки, чтобы углекислый газ достиг других клеток в листьях. Это также позволяет кислороду, образующемуся при фотосинтезе, легко покидать лист. Углекислый газ присутствует в воздухе, которым мы дышим, в очень низких концентрациях и служит необходимым фактором темновой фазы фотосинтеза. Свет в процессе фотосинтезаЛист обычно имеет большую площадь поверхности, поэтому он может поглощать много света. Его верхняя поверхность защищена от потери воды, болезней и воздействия погоды восковым слоем (кутикулой). Верх листа находится там, где падает свет. Этот слой мезофилла называется палисадным. Он приспособлен для поглощения большого количества света, ведь в нем находится много хлоропластов. В световых фазах, процесс фотосинтеза увеличивается с большим количеством света. Больше молекул хлорофилла ионизируется, и больше генерируется АТФ и НАДФН, если световые фотоны сосредоточены на зеленом листе. Хотя свет чрезвычайно важен в световых фазах, необходимо отметить, что чрезмерное его количество может повредить хлорофилл, и уменьшить процесс фотосинтеза. Световые фазы не слишком сильно зависят от температуры, воды или углекислого газа, хотя все они нужны для завершения процесса фотосинтеза. Вода в процессе фотосинтезаРастения получают воду, необходимую для фотосинтеза через свои корни. Они имеют корневые волоски, которые разрастаются в почве. Корни характеризуются большой площадью поверхности и тонкими стенками, что позволяет воде легко проходить сквозь них. На изображении представлены растения и их клетки с достаточным количеством воды (слева) и ее нехваткой (справа). Заметка: Корневые клетки не содержат хлоропластов, поскольку они, как правило, находятся в темноте и не могут фотосинтезировать. Если растение не впитывает достаточное количество воды, оно увядает. Без воды, растение будет не способно фотосинтезировать достаточно быстро, и может даже погибнуть. Какое значение имеет вода для растений?
Значение фотосинтеза в природеБиохимический процесс фотосинтеза использует энергию солнечного света для преобразования воды и углекислого газа в кислород и глюкозу. Глюкоза используется в качестве строительных блоков в растениях для роста тканей. Таким образом, фотосинтез — это способ, благодаря которому формируются корни, стебли, листья, цветы и плоды. Без процесса фотосинтеза растения не смогут расти или размножаться. Из-за фотосинтетической способности, растения известны как продуценты и служат основой почти каждой пищевой цепи на Земле. (Водоросли являются эквивалентом растений в водных экосистемах). Вся пища, которую мы едим, происходит от организмов, являющихся фотосинтетиками. Мы питаемся этими растениями напрямую или едим животных, таких как коровы или свиньи, которые потребляют растительную пищу.
Внутри водных систем, растения и водоросли также составляют основу пищевой цепи. Водоросли служат пищей для беспозвоночных, которые, в свою очередь, выступают источником питания для более крупных организмов. Без фотосинтеза в водной среде жизнь была бы невозможна.
Фотосинтез превращает углекислый газ в кислород. Во время фотосинтеза углекислый газ из атмосферы поступает в растение, а затем выделяется в виде кислорода. В сегодняшнем мире, где уровни двуокиси углерода растут ужасающими темпами, любой процесс, который устраняет углекислый газ из атмосферы, является экологически важным.
Растения и другие фотосинтезирующие организмы играют жизненно важную роль в круговороте питательных веществ. Азот в воздухе фиксируется в растительных тканях и становится доступным для создания белков. Микроэлементы, находящиеся в почве, также могут быть включены в растительную ткань и стать доступными для травоядных животных, дальше по пищевой цепи.
Фотосинтез зависит от интенсивности и качества света. На экваторе, где солнечный свет обилен весь год и вода не является ограничивающим фактором, растения имеют высокие темпы роста, и могут стать довольно большими. И наоборот, фотосинтез в более глубоких частях океана встречается реже, поскольку свет не проникает в эти слои, и в результате эта экосистема оказывается более бесплодной. Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter. natworld.info Свет для растений - как влияет интенсивность и спектрCвет в жизни растений играет определяющую роль. Ведь световая энергия определяет процесс фотосинтеза. Фотосинтез – поглощение света растением через листья.В листьях содержится пигмент, (пигмент - окрашенное вещество в организме, участвующее в его жизнедеятельности и придающее цвет коже, волосам, чешуе, цветкам, листьям) называемый хлорофиллом, и именно через него растение поглощает световую энергию. Активный рост растения, увеличение листьев происходит путем питания растения углеводородами - обычными органическими соединениями. Их вырабатывает растение в процессе фотосинтеза. Углеводороды – результат реакции воды и двуокиси углерода. Однако продуктом, который вырабатывается в завершении фотосинтеза, является кислород – соединение, без которого не могут существовать живые организмы.
Факторы влияющие на фотосинтезСуществует ряд факторов, напрямую влияющих на процесс фотосинтеза растений. Прежде всего, интенсивность процесса напрямую зависит от - содержания двуокиси углерода, - температуры окружающего воздуха, - достаточного обеспечения растения водой - интенсивности света. Однако для того, чтобы растение развивалось оптимально, важно не только наличие световой энергии, но и спектр света, а также длительность светового периода, когда растение бодрствует, и темного периода, когда оно отдыхает. Если правильно регулировать длительность светового дня, то стадиями роста растения можно управлять. Так, у растений длинного дня можно регулировать их вегетативную стадию, а также время цветения. В свою очередь, для растений короткого дня световой период должен оставаться на определенном уровне, ведь слишком длительный период света может существенно нарушить время его цветения. Существует и категория растений, которые растут в зависимости от наличия света, но при этом продолжительность темного и светлого периода суток на них не влияет. Таким образом, правильно регулируя свет, можно достичь качественных результатов в процессе выращивания разных видов растений. Дополнительно освещение для растений вы можете купить прямо сейчас в нашем онлайн магазине, в разделе освещение Что же такое спектр света, и как он влияет на развитие растений?Солнечный свет не является однородным, если рассматривать его спектральный состав. Свет солнца – это лучи, которые имеют разную длину волны. Таким образом, свет – это частица спектра электромагнитных волн, которую человек может видеть. При этом различать человеческие глаза способны область электромагнитного спектра, которая пребывает в промежутке примерно от 400 до 700 нанометров. В нанометрах измеряется длина, и именно эту единицу наиболее часто используют для измерения малых длин. Но в жизни растений наиболее важное значение имеет физиологически активная и фотосинтетическая активная радиация. Самые важные лучи для растений – оранжевые (620-595 нм) и красные (720-600 нм). Эти лучи поставляют энергию для процесса фотосинтеза, а также «отвечают» за процессы, влияющие на скорость развития растения. Например, пигменты с пиком чувствительности в красной области спектра отвечают за развитие корневой системы, созревание плодов, цветение растений. Для этого в теплицах используются натриевые лампы, у которых большая часть излучения приходится на красную область спектра. Так, к примеру, слишком большое количество красных и оранжевых лучей могут задержать цветение растения. Также в фотосинтезе непосредственное участие принимают и синие, а также фиолетовые лучи (490-380нм). Кроме того, в их функции входит стимулирование образования белков и регулирование скорости роста растения. Те растения, которые растут в природных условиях короткого дня, быстрее зацветают именно под воздействием этих лучей. Пигменты с пиком поглощения в синей области отвечают за развитие листьев, рост растения и т.д. Растения, выросшие с недостаточным количеством синего света, например, под лампой накаливания, более высокие - они тянутся вверх, чтобы получить побольше "синего света". Пигмент, который отвечает за ориентацию растения к свету, также чувствителен к синим лучам. Лучи, которые имеют длинную волну (315-380 нм), не позволяют растению чрезмерно «вытягиваться» и отвечают за синтез ряда витаминов. В то же время ультрафиолетовые лучи, которые имеют длину волны 280-315 нм, могут повышать холодостойкость растений. Таким образом, жизненно важными для развития растений не являются только желтые и зеленые лучи (565-490 нм). Следовательно, при организации искусственного осветления растений необходимо в первую очередь учитывать их потребность в особенном спектре света. Данный спектр, нужный растению выдаю специльно разработанные лампы для досветки растений, которые вы можете приобрести в нашем магазине в разделе свет Если рассматривать растения с точки зрения их «отношения» к свету, то их принято делить на три категории: - светолюбивые - теневыносливые - тенеиндифферентные. Для выращивания растений круглый год в условиях своей квартиры приобретайте - Фитосветильники для растений. www.promgidroponica.ru Фотосинтез растенийФотосинтез - это уникальный физико-химический процесс, осуществляемый на Земле всеми зелеными растениями и некоторыми бактериями и обеспечивающий преобразование электромагнитной энергии солнечных лучей в энергию химических связей различных органических соединений. Основа фотосинтеза — последовательная цепь окислительно-восстановительных реакций, в ходе которых осуществляется перенос электронов от донора — восстановителя (вода, водород) к акцептору — окислителю (СО2, ацетат) с образованием восстановленных соединений (углеводов) и выделением O2, если окисляется вода Фотосинтез играет ведущую роль в биосферных процессах, приводя в глобальных масштабах к образованию органического вещества из неорганического. Фотосинтезирующие организмы, используя солнечную энергию в реакциях фотосинтеза, осуществляют связь жизни на Земле со Вселенной и определяют в конечном итоге всю ее сложность и разнообразие. Гетеротрофные организмы — животные, грибы, большинство бактерий, а также бесхлорофилльные растения и водоросли — обязаны своим существованием автотрофным организмам — растениям-фотосинтетикам, создающим на Земле органическое вещество и восполняющим убыль кислорода в атмосфере. Человечество все более осознает очевидную истину, впервые научно обоснованную К.А. Тимирязевым и В.И. Вернадским: экологическое благополучие биосферы и существование самого человечества зависит от состояния растительного покрова нашей планеты. Процессы, происходящие в листе Лист осуществляет три важных процесса – фотосинтез, испарение воды и газообмен. В процессе фотосинтеза в листьях из воды и двуокиси углерода под действием солнечных лучей синтезируются органические вещества. Днем, в результате фотосинтеза и дыхания, растение выделяет кислород и двуокись углерода, а ночью – только двуокись углерода, образующуюся при дыхании. Большинство растений способно синтезировать хлорофилл при слабом освещении. При прямом солнечном освещении хлорофилл синтезируется быстрее. Необходимая для фотосинтеза световая энергия в известных пределах поглощается тем больше, чем меньше затемнен лист. Потому у растений в процессе эволюции выработалась способность поворачивать пластину листа к свету так, чтобы на нее падало больше солнечных лучей. Листья на растении располагаются так, чтобы не притеснять друг друга. Тимирязев доказал, что источником энергии для фотосинтеза служат преимущественно красные лучи спектра. На это указывает спектр поглощения хлорофилла, где наиболее интенсивная полоса поглощения наблюдается в красной, и менее интенсивное – в сине-фиолетовой части.
Интенсивность фотосинтеза также зависит от фазы развития растения. Максимальная интенсивность фотосинтеза наблюдается в фазе цветения. Обычное содержание углекислоты в воздухе составляет 0,03% по объему. Уменьшение содержания углекислоты в воздухе снижает интенсивность фотосинтеза. Повышение содержания углекислоты до 0,5% увеличивает интенсивность фотосинтеза почти пропорционально. Однако при дальнейшем повышении содержания углекислоты, интенсивность фотосинтеза не возрастает, а при 1% - растение страдает. Растения испаряют или трансперируют очень большое количество воды. Испарение воды является одной из причин восходящего тока. Вследствие испарения воды растением в нем накапливаются минеральные вещества, и происходит полезное для растения понижение температуры во время солнечного нагрева. Растение регулирует процесс испарения воды посредством работы устьиц. Отложение кутикулы или воскового налета на эпидерме, образование его волосков и другие приспособления направлены к сокращению нерегулируемой трансперации. Процесс фотосинтеза и постоянное протекающее дыхание живых клеток листа требуют газообмена между внутренними тканями листа и атмосферой. В процессе фотосинтеза из атмосферы поглощается ассимилируемый углекислый газ и возвращается в атмосферу кислородом. Применение изотопного метода анализа показало, что кислород, возвращаемый в атмосферу 16O принадлежит воде, а не углекислому газу воздуха, в котором приобладает другой его изотоп - 15О. При дыхании живых клеток (окисление свободным кислородом органических веществ внутри клетки до углекислого газа и воды) необходимо поступление из атмосферы кислорода и возвращение углекислоты. Этот газообмен также в основном осуществляется через устьичный аппарат. Процесс фотосинтеза состоит из двух последовательных и взаимосвязанных этапов: светового (фотохимического) и темнового (метаболического). На первой стадии происходит преобразование поглощенной фотосинтетическими пигментами энергии квантов света в энергию химических связей высокоэнергетического соединения АТФ и универсального восстановителя НАДФН — собственно первичных продуктов фотосинтеза, или так называемой «ассимиляционной силы». В темновых реакциях фотосинтеза происходит использование образовавшихся на свету АТФ и НАДФН в цикле фиксации углекислоты и ее последующего восстановления до углеводов. У всех фотосинтезирующих организмов фотохимические процессы световой стадии фотосинтеза происходят в особых энергопреобразующих мембранах, называемых тилакоидными, и организованы в так называемую электрон-транспортную цепь. Темновые реакции фотосинтеза осуществляются вне тилакоидных мембран (в цитоплазме у прокариот и в строме хлоропласта у растений). Таким образом, световая и темновая стадии фотосинтеза разделены в пространстве и во времени. Интенсивность фотосинтеза древесных растений широко варьирует в зависимости от взаимодействия многих внешних и внутренних факторов, причем эти взаимодействия изменяются во времени и различны у разных видов. Фотосинтетическую способность иногда оценивают по чистому приросту сухой массы. Такие данные имеют особое значение, потому что прирост представляет собой среднее истинное увеличение массы за большой промежуток времени в условиях внешней среды, включающих обычные периодически наступающие стрессы. Некоторые виды покрытосеменных эффективно осуществляют фотосинтез как при низкой, так и при высокой интенсивности света. Многие голосеменные гораздо более продуктивны при высокой освещенности. Сравнение этих двух групп при низкой и высокой интенсивности света часто дает различное представление о фотосинтетической способности с точки зрения накопления питательных веществ. Кроме того, голосеменные часто накапливают некоторое количество сухой массы в период покоя, тогда как листопадные покрытосеменные теряют ее вследствие дыхания. Поэтому голосеменное растение с несколько более низкой интенсивностью фотосинтеза, чем листопадное покрытосеменное во время периода роста, может накапливать в течение года столько же или даже больше общей сухой массы благодаря гораздо большей продолжительности периода фотосинтетической активности. Первые опыты по фотосинтезу были проведены Джозефом Пристли в 1770-1780-х годах, когда он обратил внимание на "порчу" воздуха в герметичном сосуде горящей свечой (воздух переставал быть способен поддерживать горение, помещённые в него животные задыхались) и "исправление" его растениями. Пристли сделал вывод что растения выделяют кислород, который необходим для дыхания и горения, однако не заметил что для этого растениям нужен свет. Это показал вскоре Ян Ингенхауз. Позже было установлено что помимо выделения кислорода растения поглощают углекислый газ и при участии воды синтезируют на свету органическое вещество. В 1842 Роберт Майер на основании закона сохранения энергии постулировал что растения преобразуют энергию солнечного света в энергию химических связей. В 1877 В. Пфеффер назвал этот процесс фотосинтезом. biofile.ru как происходит процесс фотосинтеза?? ? помогите пожалуйстаФотосинтез Из общего количества солнечного излучения, попадающего на нашу планету, лишь половина доходит до поверхности Земли, только 1/8 имеет длину волны, подходящую для фотосинтеза, и лишь 0,4 % таких лучей (около 1 % от общего объёма энергии) используется растениями. Именно от этого одного процента зависит вся жизнь на Земле. В процессе фотосинтеза углекислый газ в присутствии хлорофилла реагирует с водой; при этом образуется глюкоза и выделяется кислород: 6CO2 + 6h3O → C6h22O6 + 6O2. Более грамотной будет запись CO2 + 2h3O → [Ch3O] + O2 + h3O, которая показывает, что выделяющийся кислород образуется из воды. Похожим уравнением описывается и хемосинтез серобактерий: CO2 + 2h3S → [Ch3O] + 2S + h3O, Таким образом, процесс фотосинтеза включает в себя две стадии: - получение водорода (фотолиз) – при этом кислород выделяется как побочный продукт реакции; - получение глюкозы (восстановление) . Первая стадия фотосинтеза протекает на свету. Световые кванты дают электронам энергию, необходимую для переноса их от хлорофилла или другого фотосинтезирующего пигмента. В ходе первой стадии из АДФ (аденозиндифосфата) и фосфата синтезируется АТФ (аденозинтрифосфат) , а НАДФ (никотинамидадениндинуклеотидфосфат) восстанавливается до НАДФ∙h3. Синтез АТФ за счёт энергии световых квантов называется фотофосфорилированием. Этот процесс может быть циклическим (в реакции «работают» одни и те же электроны) и нециклическим (электроны в конце концов доходят до НАДФ и, взаимодействуя с ионами водорода, образуют НАДФ∙h3). Кислород как побочный продукт реакции выделяется только во втором случае. Для реакций второй стадии свет не нужен. Восстановление CO2 происходит за счет энергии АТФ и накопленного НАДФ∙h3. Углекислый газ связывается с пятиуглеродным сахаром рибулозобисфосфатом, образуя две молекулы трёхуглеродной фосфоглицериновой кислоты (ФГК) . Такой процесс получил название C3-фотосинтеза. Последующий цикл реакций (цикл Кальвина) приводит к образованию из ФГК сахара (например, глюкозы) , а также ресинтезу рибулозобисфосфата. У некоторых растений (например, сахарного тростника, сои) наблюдается так называемый C4-фотосинтез, в реакциях которого CO2, восстанавливаясь, включается в состав органических кислот, имеющих четыре атома углерода (например, яблочной) . При этом поглощение углекислоты идёт гораздо эффективнее, повышается и продуктивность растений. На скорость фотосинтеза влияют многие факторы. Основными из них являются интенсивность света, концентрация кислорода и углекислого газа, температура окружающей среды. Состояние, когда скорость выделения кислорода растением равна скорости его дыхания, называется точкой компенсации. Кислород в процессе фотосинтеза может действовать как конкурентный ингибитор, взаимодействуя с рибулозодисфосфатом вместо углекислого газа. При этом образуется одна молекула ФГК и фосфогликолат, сразу расщепляющийся до гликолата. Чтобы вернуть хотя бы часть углерода, связанного в бесполезном гликолате, у растения имеется процесс, называемый фотодыханием. Это зависимое от света потребление кислорода с выделением углекислого газа, заметное лишь у C3-растений, не имеет ничего общего с обычным дыханием. Фотодыхание, в целом, идёт с поглощением энергии; в результате образуется фосфоглицерат, а 25 % углерода теряется в виде CO2. В фотодыхании участвуют хлоропласты, пероксисомы и митохондрии. У C4-растений фотодыхания практически нет, что и является причиной их большей продуктивности. В связи с энергетической проблемой учёные пытаются провести фотосинтетические процессы искусственно, особенно их первые этапы, когда вода под действием солнечной радиации расщепляется на кислород и водород. Сжигание водорода (с образованием воды) – экологически чистый процесс <a rel="nofollow" href="http://ru.wikipedia.org/wiki/Фотосинтез" target="_blank">http://ru.wikipedia.org/wiki/Фотосинтез</a> Фотосинтез – процесс, в ходе которого растения используют энергию солнечных лучей для получения пищи из воды и углекислого газа. Такие растения называются автотрофными. Те же растения, у которых процесс фотосинтеза не происходит, питаются живыми существами (росянки, венерины мухоловки, непентисы, и т. д.) . Фотосинтез происходит в основном в листьях растений. Углекислый газ из воздуха проникает через поверхность листа, а вода втягивается корнями из почвы. При помощи энергии, полученной листьями из солнечного света, углекислый газ и вода вступают во взаимодействие. В результате вырабатываются углеводы (пища растений) и кислород. Процесс фотосинтеза может быть выражен в следующем словесном уравнении: Углекислый газ + Вода + Энергия (солнечная) à Углеводы + Кислород Фотоси́нтез это (от греч. φωτο- — свет и σύνθεσις — синтез, совмещение, помещение вместе) — процесс образования органического вещества из углекислого газа и воды на свету при участии фотосинтетических пигментов (хлорофилл у растений, бактериохлорофилл и бактериородопсин у бактерий) . В современной физиологии растений под фотосинтезом чаще понимается фотоавтотрофная функция — совокупность процессов поглощения, превращения и использования энергии квантов света в различных эндэргонических реакциях, в том числе превращения углекислого газа в органические вещества. Что-то большее можно найти на сайте <a rel="nofollow" href="http://forexaw.com/TERMs/Nature/l541_Фотосинтез_Photosynthesis" target="_blank">http://forexaw.com/TERMs/Nature/l541_Фотосинтез_Photosynthesis</a> От себя могу добавить что есть световая стадия и темновая Для растений необходим углекислый газ и вода, с помощью этих веществ растения выделяют кислород, а кислород необходим для людей, чтобы дышать. Вот так и происходит процесс фотосинтеза. Кстати, Полина, ты в 6-ом классе? Я в шестом)) Фотоси́нтез — это процесс образования органического вещества из углекислого газа и воды на свету при участии фотосинтетических пигментов (хлорофилл у растений, бактериохлорофилл и бактериородопсин у бактерий). в хлоропластах клеток растений Растение поглощает свет при помощи зеленого вещества, которое называется хлорофилл. Хлорофилл содержится в хлоропластах, которые находятся в стеблях или плодах. Особенно большое их количество в листьях, потому что из-за своей очень плоской структуры листок может притянуть много света, соответственно, получить намного больше энергии для процесса фотосинтеза. Какие растения размножаются семенами? Какие растения размножаются семенами? После поглощения хлорофилл находится в возбужденном состоянии и передает энергию другим молекулам организма растения, особенно, тем, которые непосредственно участвуют в фотосинтезе. Второй этап процесса фотосинтеза проходит уже без обязательного участия света и состоит в получении химической связи с участием углекислого газа, получаемого из воздуха и воды. На данной стадии синтезируются разные очень полезные для жизнедеятельности вещества, такие как крахмал и глюкоза. Эти органические вещества используют сами растения для питания разных его частей, а также для поддержания нормальной жизнедеятельности. Кроме того, эти вещества также получают и животные, питаясь растениями. Люди тоже получают эти вещества, употребляя в пищу продукты животного и растительного происхождения. Условия для фотосинтеза Фотосинтез Из общего количества солнечного излучения, попадающего на нашу планету, лишь половина доходит до поверхности Земли, только 1/8 имеет длину волны, подходящую для фотосинтеза, и лишь 0,4 % таких лучей (около 1 % от общего объёма энергии) используется растениями. Именно от этого одного процента зависит вся жизнь на Земле. В процессе фотосинтеза углекислый газ в присутствии хлорофилла реагирует с водой; при этом образуется глюкоза и выделяется кислород: 6CO2 + 6h3O → C6h22O6 + 6O2. Более грамотной будет запись CO2 + 2h3O → [Ch3O] + O2 + h3O, которая показывает, что выделяющийся кислород образуется из воды. Похожим уравнением описывается и хемосинтез серобактерий: CO2 + 2h3S → [Ch3O] + 2S + h3O, Таким образом, процесс фотосинтеза включает в себя две стадии: - получение водорода (фотолиз) – при этом кислород выделяется как побочный продукт реакции; - получение глюкозы (восстановление) . Первая стадия фотосинтеза протекает на свету. Световые кванты дают электронам энергию, необходимую для переноса их от хлорофилла или другого фотосинтезирующего пигмента. В ходе первой стадии из АДФ (аденозиндифосфата) и фосфата синтезируется АТФ (аденозинтрифосфат) , а НАДФ (никотинамидадениндинуклеотидфосфат) восстанавливается до НАДФ∙h3. Синтез АТФ за счёт энергии световых квантов называется фотофосфорилированием. Этот процесс может быть циклическим (в реакции «работают» одни и те же электроны) и нециклическим (электроны в конце концов доходят до НАДФ и, взаимодействуя с ионами водорода, образуют НАДФ∙h3). Кислород как побочный продукт реакции выделяется только во втором случае. Для реакций второй стадии свет не нужен. Восстановление CO2 происходит за счет энергии АТФ и накопленного НАДФ∙h3. Углекислый газ связывается с пятиуглеродным сахаром рибулозобисфосфатом, образуя две молекулы трёхуглеродной фосфоглицериновой кислоты (ФГК) . Такой процесс получил название C3-фотосинтеза. Последующий цикл реакций (цикл Кальвина) приводит к образованию из ФГК сахара (например, глюкозы) , а также ресинтезу рибулозобисфосфата. У некоторых растений (например, сахарного тростника, сои) наблюдается так называемый C4-фотосинтез, в реакциях которого CO2, восстанавливаясь, включается в состав органических кислот, имеющих четыре атома углерода (например, яблочной) . При этом поглощение углекислоты идёт гораздо эффективнее, повышается и продуктивность растений. На скорость фотосинтеза влияют многие факторы. Основными из них являются интенсивность света, концентрация кислорода и углекислого газа, температура окружающей среды. Состояние, когда скорость выделения кислорода растением равна скорости его дыхания, называется точкой компенсации. Кислород в процессе фотосинтеза может действовать как конкурентный ингибитор, взаимодействуя с рибулозодисфосфатом вместо углекислого газа. При этом образуется одна молекула ФГК и фосфогликолат, сразу расщепляющийся до гликолата. Чтобы вернуть хотя бы часть углерода, связанного в бесполезном гликолате, у растения имеется процесс, называемый фотодыханием. Это зависимое от света потребление кислорода с выделением углекислого газа, заметное лишь у C3-растений, не имеет ничего общего с обычным дыханием. Фотодыхание, в целом, идёт с поглощением энергии; в результате образуется фосфоглицерат, а 25 % углерода теряется в виде CO2. В фотодыхании участвуют хлоропласты, пероксисомы и митохондрии. У C4-растений фотодыхания практически нет, что и является причиной их большей продуктивности. В связи с энергетической проблемой учёные пытаются провести фотосинтетические процессы искусственно, особенно их первые этапы, когда вода под действием солнечной радиации расщепляется на кислород и водород. Сжигание водорода (с образованием воды) – экологически чистый процесс Для поддержания фотосинтеза в защищенном грунте большое значение имеет достаточное поступление углекислоты в растения. Увеличение содержания углекислого газа в 10-20 раз способствует значительному повышению урожая овощных культур. Это особенно необходимо для сооружений с техническими способами обогрева и при выращивании овощей на гидропонике. При биологическом обогреве парников, наоборот, иногда требуется снизить содержание углекислоты. Простейшими способами накопления углекислого газа могут быть: мульчирование почвы органическими материалами, внесение под грунт навоза слоем 8...10 см, а также сбраживание коровяка или птичьего помета в бочках. Использование соломенных тюков повышает выделение углекислого газа до 10 г/м2-ч. Удобрение растений углекислым газом можно проводить путем сжигания природного газа (метана, пропана) или жидкого топлива (керосина), а также за счет использования очищенных газов из собственных котельных. Дороже стоит применение сжиженной (балонной) и твердой углекислоты (сухой лед). При этом поддерживают содержаниеуглекислого газа до 0,2-0,4%. Особенно эффективно удобрение углекислотой во время цветения и плодоношения огурца и томата. В среднем необходимо 10- 15 г углекислого газа в день на 1 м3 помещения. Удобрение углекислым газом проводят 2 раза в день, утром и после полудня, когда температура воздуха не превышает 20-25°С. Продолжительность подачи углекислого газа 2-4 ч при ярком солнечном освещении. Пpи сжигании газа или топлива, а также при использовании газов собственных котельных необходимо соблюдать правила эксплуатации горелок, следить за их регулировкой и не допускать неполного сгорания и накопления угарного газа. В топливе не должно быть соединений серы. Для ускорения созревания плодов в теплицах применяют этилен или ацетилен. Эти же газы используют при искусственном дозаривании плодов томата, снятых с растений недозрелыми. Дозаривание ведут в специальных камерах, куда (к объему воздуха) указанные газы вводят в соотношении 1:1000 или 1:1500. К вредным газам относятся: углекислый газ при концентрации свыше 1%, угарный (СО), сернистый, окислы азота (вблизи промышленных предприятий). Вредные газы могут вызывать ожоги на листьях и гибель растений. Накопление аммиака (до 0,6...4%) возможно при активном разложении биотоплива или торфа с высоким режимом температуры при небольшом слое грунта и высокой влажности. Повышенное содержание аммиака вызывает пожелтение листьев, гибель растений. Для снижения концентрации необходимо усилить вентиляцию, добавить суглинистую почву, ограничить поливы, провести рыхление или добавить рыхлящие материалы. Водный режим. Овощные растения в защищенном грунте очень чувствительны как к недостатку, так и к избытку влаги. Для образования листьев и стеблей растениям необходима умеренная влажность почвы, а для образования цветков — легкое подсушивание и почвы и воздуха. Равномерное увлажнение почвы обеспечивает рост плодов и высокую урожайность. В весенне-летний период поддерживают более высокий режим влажности почвы (70...80%) по сравнению с осенне-зимним периодом (60...65%). При низкой освещенности высокая влажность почвы задерживает рост корней, а в почве накапливаются токсичные вещества. Особенно высокие требования предъявляет к почвенной влаге рассада всех культур, а также зеленные. При подсушивании почвы преждевременно наступает стрелкование у редиса, капусты пекинской и салатах. Фотосинтез – это образование органических веществ из углекислого газа и воды, на свету, с выделением кислорода. Растения, содержащие хлорофилл, способны усваивать солнечную энергию. Поэтому К. А. Тимирязев назвал их роль на Земле космической. Часть энергии Солнца, запасенная в органическом веществе, может долго сохраняться. Каменный уголь, торф, нефть образованы веществами, которые в далекие геологические времена были созданы зелеными растениями и вобрали в себя энергию Солнца. Сжигая природные горючие материалы, человек освобождает энергию, запасенную миллионы лет назад зелеными растениями. Процесс фотосинтеза: Растение поглощает свет при помощи зеленого вещества, которое называется хлорофилл. Хлорофилл содержится в хлоропластах, которые находятся в стеблях или плодах. Особенно большое их количество в листьях, потому что из-за своей очень плоской структуры листок может притянуть много света, соответственно, получить намного больше энергии для процесса фотосинтеза. После поглощения хлорофилл находится в возбужденном состоянии и передает энергию другим молекулам организма растения, особенно, тем, которые непосредственно участвуют в фотосинтезе. Второй этап процесса фотосинтеза проходит уже без обязательного участия света и состоит в получении химической связи с участием углекислого газа, получаемого из воздуха и воды. На данной стадии синтезируются разные очень полезные для жизнедеятельности вещества, такие как крахмал и глюкоза. Эти органические вещества используют сами растения для питания разных его частей, а также для поддержания нормальной жизнедеятельности. Кроме того, эти вещества также получают и животные, питаясь растениями. Люди тоже получают эти вещества, употребляя в пищу продукты животного и растительного происхождения. В световой фазе фотосинтеза энергия солнечного света преобразуется в энергию возбужденных электронов, а затем энергия возбужденных электронов преобразуется в энергию АТФ и НАДФ-Н. В темновой фазе фотосинтеза энергия АТФ и НАДФ-Н преобразуется в энергию химических связей глюкозы. Электроны хлорофилла, возбуждённые солнечным светом, проходят по электронотранспортным цепям и отдают свою энергию на образование АТФ и НАДФ-Н. В световой фазе, во время фотолиза воды. Свет необходим для возбуждения хлорофилла, он поставляет энергию для процесса фотосинтеза. Углекислый газ необходим в темновой фазе фотосинтеза, из него синтезируется глюкоза. <img src="//otvet.imgsmail.ru/download/44281345_fedf1361a4f9f28dc479e594dc1edc3e_120x120.jpg" data-hsrc="//otvet.imgsmail.ru/download/44281345_fedf1361a4f9f28dc479e594dc1edc3e_800.jpg" ><img src="//otvet.imgsmail.ru/download/44281345_de0eecec62138bd91c78833ea81b4b14_120x120.jpg" data-hsrc="//otvet.imgsmail.ru/download/44281345_de0eecec62138bd91c78833ea81b4b14_800.jpg" ><img src="//otvet.imgsmail.ru/download/44281345_9c10ab06ca940334bfea9fd99056dfcc_120x120.jpg" data-hsrc="//otvet.imgsmail.ru/download/44281345_9c10ab06ca940334bfea9fd99056dfcc_800.jpg" ><img src="//otvet.imgsmail.ru/download/44281345_8aab2af2031cdeba1e204817de542862_120x120.jpg" data-hsrc="//otvet.imgsmail.ru/download/44281345_8aab2af2031cdeba1e204817de542862_800.jpg" ><img src="//otvet.imgsmail.ru/download/44281345_39cd1869a5f45a3a529255277fc2adc1_120x120.jpg" data-hsrc="//otvet.imgsmail.ru/download/44281345_39cd1869a5f45a3a529255277fc2adc1_800.jpg" > touch.otvet.mail.ru Электрическое освещение домашней оранжереи - Статьи об энергетикеЭлектрическое освещение домашней оранжереиЕсли ваша жена попросит сделать подсветку для любимых орхидей или ящичков с рассадой, не спешите бежать в магазин по лампочки и провода. Уделите несколько минут чтению этой статьи. Жена может и не знать, какие лампочки нужны ее любимым орхидеям, но вы это знать обязаны. Просто нет другого варианта. Дело в том, что если вы обратитесь к профессиональным продавцам электротоваров, они совершенно не смыслят в физиологии растений. А если для покупки лампочки отправитесь в цветочный магазин, то вряд ли продавец-консультант сможет сказать что либо толковое о характеристиках электрических ламп. В любом случае окончательное решение придется принимать самостоятельно. Все мы знаем, что растениям для процесса фотосинтеза нужен свет. Возможно не только для электриков, но и для многих любителей растений окажется неожиданностью, что растениям необходим свет совсем не такой как нам, людям. Оказывается нужен не просто свет, а важен спектр света падающего на растение и длительность освещения/затемнения. Основа жизни на нашей Земле реакция фотосинтеза требует только определенных цветов падающего на листья света. Для жизнедеятельности растений имеет значение только физиологическая и фотосинтетическая активная радиация. Вот почему использование для подсветки растений обычной лампы накаливания является самым неудачным решением. От таких ламп растения получат много совсем не нужного им света! В результате значительная часть электроэнергии будет истрачена впустую. Следовательно, при организации искусственной подсветки растений необходимо в первую очередь учитывать их избирательность растений относительно цвета подсветки. Только правильно регулируя интенсивность света, длительность освещения и подбирая спектр источника света можно достичь хороших результатов при выращивании растений в домашней оранжерее. Например, всего лишь изменяя длительность светового дня можно управлять периодом цветения. Тут не обойтись без знания азов физиологии растений. Придется вспомнить также учительницу физики. Выращиванию растений в искусственных условиях теплиц или космической станции посвящено множество научных работ, и ученые выяснили, какой свет нужен растениям. Видимый нашим глазом солнечный свет содержит все цвета радуги: от красного через желтый, зеленый до синего и фиолетового. Растения для фотосинтеза могут использовать полный спектр, хотя с различной эффективностью. Установлено, что красный и синий свет, физиологически наиболее активный. Красный свет стимулирует вегетативный рост и цветение, однако если растение получает много только красного света, оно растет высоким и тонким. Синий свет сдерживает рост растений, способствует формированию невысоких, коренастых саженцев. Для освещения растений применяются три вида источников света - лампы накаливания, газоразрядные лампы и светодиодные панели. Рассмотрим коротко плюсы и минусы каждого из них. Лампы накаливания Это самые дешевые и популярные в быту источники света. Конструкция очень простая – внутри стеклянной колбы имеется вольфрамовая спираль, колба заполнена инертным газом при низком давлении. При прохождении электрического тока спираль нагревается с выделением света и большого количества тепла. Усовершенствованным вариантом ламп накаливания являются галогенные лампы. Не путайте их с разрядными металлогалогенными лампами. У обычной лампы накаливания из вольфрамовой спирали со временем испаряется вольфрам, в результате колба изнутри покрывается тонким металлическим слоем из конденсированного пара вольфрама. Это покрытие сильно ограничивает световой поток. В галогенной лампе в колбе имеется небольшое количество одного из галогенов (йода или брома), который образует с парами вольфрама химическое соединение йодид или бромид вольфрама. Бромид или йодид, реагируя с горячей нитью, разлагается на вольфрам и галоген, восстанавливает нить лампы. За счет более высокой температуры нити увеличивается яркость. В некоторых лампах применяется смесь инертных газов криптона и ксенона, что позволяет еще увеличить яркость свечения. Для осуществления галогенного цикла необходима температура не менее 200 градусов по Цельсию. Именно поэтому галогенные лампы такие горячие. Галогенные лампы на 25-30% ярче, чем обычные лампы накаливания. Они очень чувствительны к качеству напряжения небольшое повышение напряжения питания приводит к перегоранию лампы. Вольфрамово-галогенные лампы доступны в различных исполнениях, но мало чем отличаются от ламп накаливания. У них выше рабочая температура, чем у ламп накаливания и, следовательно, спектр смещен больше в сторону голубого цвета, хотя этого недостаточно для нормального роста растений при полном отсутствии солнечного света. В продаже можно встретить неодимовые лампы. Колба такой лампы изготовлена из стекла с добавкой неодима, поглощающего желто-зеленую часть спектра. Хотя визуально освещаемые объекты выглядят ярче, реально лампа дает столько же света что и обычная. Лампы накаливания имеют срок службы около 1000 часов, а галогенные лампы - около 2000 часов. Лампы накаливания – самый дешевый и одновременно плохой выбор источника света для подсветки растений. Есть две причины, по которым их не следует применять - спектр излучения смещен в сторону ближнего и дальнего красного цвета, полностью отсутствует синий цвет, лампы отличаются чрезвычайно низкой светоотдачей (всего 17-25 Лм/Вт). Большая часть потребляемой электроэнергии превращается в тепло. Во избежание ожогов растений лампы необходимо размещать на большом расстоянии. А это еще более снижает их эффективность. Поэтому в промышленных тепличных хозяйствах такие лампы не применяются. В домашних условиях лампы накаливания иногда применяют в качестве нагревательного элемента для подогрева воздуха в небольших тепличках и оранжереях, или в комбинации с люминесцентными лампами холодного света, в спектре которых мало красного света. Хотя лампы накаливания очень неэффективны, они являются дешевым и достаточно хорошим источником ближнего и дальнего красного света. Иногда в продаже можно встретить специальные лампы для подсветки растений, имеющие встроенный рефлектор. Они отличаются от обычных только ценой, а эффективность такая же низкая, как и у всех ламп накаливания. Люминесцентные лампы общего применения и специальные Всем известные люминесцентные лампы широко применяются в качестве источников света в помещениях. Лампы дневного света типа ЛБ или ЛТБ мощностью 40, 65, 80 Вт вполне можно применять для досвечивания при выращивании рассады, овощных и декоративных растений. Спектр света люминесцентных ламп, в отличие от ламп накаливания, лучше соответствует потребностям растений. Они имеют сравнительно высокую светоотдачу 50-80 Лм/Вт, незначительное тепловое излучение и довольно большой срок службы. Недостатком таких ламп является то, что у них не совсем оптимален для подсветки растений спектр излучения. Лампы подключаются через электромагнитный пускорегулирующий или электронный аппарат. Некоторые типы электронных балластов имеют возможность регулировки яркости свечения ламп от внешнего программатора или датчика освещенности. Здесь проблема только в цене – электронные балласты в пять-десять раз дороже электромагнитных. По возможности следует применять более длинные и соответственно мощные лампы, поскольку они имеют лучшую светоотдачу. Газоразрядные лампы В настоящее время это самые яркие источники света. Они отличаются компактностью и очень высокой светоотдачей, что позволяет освещать большую площадь теплицы. Эти лампы включаются только со специальным балластом. Для освещения растений в промышленных теплицах применяются три типа газоразрядных ламп: ртутные, натриевые высокого и низкого давления, а также металлогалоидные (металлогалогенные). Эти эффективные, но дорогие лампы целесообразно использовать, если требуется много света – промышленная теплица или зимний сад. Поскольку мы освещаем маленькую тепличку, сейчас нас эти лампы не интересуют.
Что еще надо учитывать при искусственном освещении растений При дополнительной подсветке растений необходимо учитывать, что растения реагируют на направление падения света (фототропизм), поэтому для предотвращения искривления стебля источник света лучше размещать сверху. Тропические растения зимуют при незначительном снижении температуры и освещенности. Для других растений при прохладной зимовке можно снизить освещенность. Очень большое значение для декоративно-цветущих растений имеет чередование дня и ночи и продолжительность светового дня. Дополнительное освещение не даст нужного эффекта, если оно будет нерегулярным. При включении освещения хаотично от случая к случаю нарушаются биоритмы растения. Поэтому будет полезно автоматизировать этот процесс с помощь таймера, который будет включать и отключать свет в одно и то же время. Как и все остальное в жизни вы получите то, что платите. Осветительную систему можно сделать из консервной банки, патрона и лампочки накаливания, или заказать из Германии новейшую светодиодную панель. Для большинства людей люминесцентная фитолампа будет разумным компромиссом между стоимостью и качеством света. Всего комментариев: 1 Порядок вывода комментариев: По умолчаниюСначала новыеСначала старые  ukrelektrik.com Освещение растений. Часть 1: Для чего освещать растения. Загадочные люмены и люксыОсвещение растений. Комнатным растениям очень не повезло. Им приходится расти в “пещере”, а все знают, что в пещерах растения не растут. Самым счастливым растениям достаются солнечные подоконники, но и подобное расположение по отношению к свету – это, скорее, аналог подлеска, под высоким деревом, когда солнце появляется только либо ранним утром, либо вечером, да и то – рассеянное листвой. Пожалуй, самым уникальным случаем было мое предыдущее жилище, когда мы жили на восемнадцатом этаже отдельно стоящего дома. Окна были большими, почти во всю стену, никакие другие дома или деревья их не загораживали, и мои растения совершенно не нуждались в подсветке, они умудрялись цвести по 5-6 раз в год (например, бугенвиллии и каллистемоны). Но, сами понимаете, такой отдельно стоящий дом – явление довольно редко случающееся. Обычно растениям очень не хватает света в комнатных условиях, причем не только зимой, но и летом. Нет света – нет развития, нет роста, нет цветения. Тут и возникает вопрос о досвечивании растений, которое направлено на то, чтобы возместить недостаток освещения в условиях комнаты-“пещеры”.Иногда растения выращиваются полностью без дневного освещения, лишь за счет светильников, например, в помещении, где нет окон, либо если растения находится далеко от окна. Прежде чем заниматься освещением растений, вам нужно определиться, собираетесь вы их досвечивать или полностью освещать. Если только досвечивать, то можно обойтись довольно дешевыми люминесцентными светильниками, почти не заботясь о спектре этих светильников. Светильники нужно установить над растениями примерно в 20 сантиметрах от верхнего листа. В дальнейшем нужно предусмотреть возможность перемещения светильника, либо растения. Я обычно размещала светильники выше, чем положено, а растения “подтягивала” к лампам, используя перевернутые вверх дном горшки. Как только растения подрастут, горшок-подставку можно заменить на меньший или убрать. Еще один вопрос, когда вы уже пристроили светильники: сколько часов в день досвечивать? Тропическим растениям для полноценного развития нужно 12-14 часов светового дня. Тогда они и развиваться будут, и цвести. Значит, нужно включать подсветку за пару часов до того, как на улице посветлеет, и выключать на несколько часов позже того, как стемнеет. При полном искусственном освещении растений, нужно также учитывать еще и спектр освещения. Обычными лампами тут не обойтись. Если дневного света ваши растения не видят, то необходимо установить лампы со специальным спектром – для растений и/или аквариумов. Очень удобно при досвечивании или полном освещении растений пользоваться таймером-реле. Удобнее всего – двухрежимным, то есть чтобы реле позволяло включиться утром на пару часов, и потом вечером. Попробуйте досвечивать растения и вы сами заметите, насколько лучше они развиваются, когда им хватает света! В этой части будет очень кратко рассказано об основных понятиях, с которыми сталкиваются те, кто пытается разобраться в огромном многообразии ламп для освещения растений. Основные понятияЛюмены и люксы часто являются источником путаницы. Эти величины являются единицами измерения светового потока и освещенности, которые нужно различать. Электрическая мощность лампы измеряется в ваттах, а световой поток (“световая мощность”) – в люменах (Лм). Чем больше люменов, тем больше света дает лампа. Аналогия со шлангом для полива растений – чем больше открыт кран, тем “мокрее” все будет вокруг. Световой поток характеризует источник света, а освещенность – поверхность, на которую падает свет. По аналогии со шлангом – вам нужно знать, сколько воды попадает в ту или иную точку. От этого будет зависеть, сколь долго вам нужно поливать растения на грядке. Освещенность измеряется в люксах (Лк). Источник света со световым потоком в 1 Лм, равномерно освещающий поверхность площадью 1 кв. м создает на ней освещенность 1 Лк. Полезные правила Закон обратных квадратовОсвещенность на поверхности обратно пропорциональна квадрату расстояния от лампы до поверхности. Если вы передвинули лампу, висящую над растениями на высоте полметра, на высоту одного метра от растений, увеличив расстояние в два раза, то освещенность растений уменьшиться в четыре раза. Об этом надо помнить, когда вы проектируете систему для освещения растений.  Освещенность на поверхности зависит от угла паденияОсвещенность на поверхности зависит от величины угла, под которым освещается эта поверхность. Например, солнце в летний полдень, находясь высоко в небе, создает в несколько раз большую освещенность на поверхности земли, чем солнце, низко висящее над горизонтом в зимний день. Если вы используете светильник прожекторного типа для освещения растений, то старайтесь, чтобы свет был направлен перпендикулярно растениям. Спектр и цвет Спектр цветаЦвет излучения лампы характеризуется цветовой температурой (CCT – Correlated Color Temp erature). Это основано на принципе того, что если нагревать, например, кусок металла, то его цвет изменяется от красно-оранжевого до синего. Температура нагреваемого металла, при которой его цвет наиболее близок к цвету лампы, называется цветовой температурой лампы. Она измеряется в градусах Кельвина. Другим параметром лампы является коэффициент цветопередачи (CRI – color rendering index). Этот параметр показывает, насколько близки цвета освещаемых объектов к истинным цветам. Эта величина имеет значение от нуля до ста. Например, натриевые лампы обладают низкой цветопередачей, все предметы под ними кажутся одного цвета. Новые модели люминесцентных ламп имеют высокий CRI. Старайтесь использовать лампы с высоким значением CRI, чтобы ваши растения выглядели привлекательней. Эти два параметра обычно указываются на маркировке люминесцентных ламп. Например, /735 – означает лампу со значением CRI=70-75, CCT=3500K – лампа тепло-белого цвета, /960 – лампа с CRI=90, CCT=6000K – лампа дневного света.
В результате процесса фотосинтеза, происходящего в растениях, энергия света превращается в энергию, используемую растением. В процессе фотосинтеза растение поглощает углекислый газ и выделает кислород. Свет поглощается различными пигментами в растении, в основном, хлорофиллом. Этот пигмент поглощает свет в синем и красном участках спектра.  Спектр поглощения хлорофилла (по горизонтали – длина волны в nm)Помимо фотосинтеза существуют и другие процессы в растениях, на которые свет различных участков спектра оказывает свое влияние. Подбором спектра, чередованием длительности светлого и темного периодов можно ускорять или замедлять развитие растения, сокращать вегетационный период и т.д. Например, пигменты с пиком чувствительности в красной области спектра отвечают за развитие корневой системы, созревание плодов, цветение растений. Для этого в теплицах используются натриевые лампы, у которых большая часть излучения приходится на красную область спектра. Пигменты с пиком поглощения в синей области отвечают за развитие листьев, рост растения и т.д. Растения, выросшие с недостаточным количеством синего света, например, под лампой накаливания, более высокие – они тянутся вверх, чтобы получить побольше “синего света”. Пигмент, который отвечает за ориентацию растения к свету, также чувствителен к синим лучам. Отсюда следует важный вывод: лампа, предназначенная для освещения растений, должна содержать как красные, так и синие цвета. Многие фирмы-производители люминесцентных ламп предлагают лампы со спектром, оптимизированным для растений. Они лучше для растений, чем обычные люминесцентные, используемые для освещения помещений. Такую лампу имеет смысл использовать, если вам необходимо заменить старую. При одинаковой мощности специальная лампа дает больше “полезного” для растений света. Если вы устанавливаете новую систему для освещения растений, то не гонитесь за этими специализированными лампами, которые намного дороже обычных ламп. Установите более мощную лампу с высоким коэффициентом цветопередачи (маркировка лампы – /9..). В ее спектре будут все необходимые составляющие, и света она даст намного больше, чем специальная лампа. Отдельное спасибо коллективу сайта toptropicals.com, за разрешение публикации статьи на нашем ресурсе. www.botanichka.ru |
|
||||||||||||||||||
|
|
||||||||||||||||||
|
История открытия удивительного и такого жизненного важного явления, как фотосинтез уходит корнями глубоко в прошлое. Более четырех веков назад в 1600 году бельгийский ученый Ян Ван – Гельмонт поставил простейший эксперимент. Он поместил веточку ивы в мешок, где находилось 80 кг земли. Ученый зафиксировал первоначальный вес ивы, и затем на протяжении пяти лет поливал растение исключительно дождевой водой. Каково же было удивление Яна Ван – Гельмонта, когда он повторно взвесил иву. Вес растения увеличился на 65 кг, причем масса земли уменьшился всего на 50 гр! Откуда растение взяло 64 кг 950 гр питательных веществ для ученого осталось загадкой!
Фото: Nat Tarbox
Каждый участок спектра видимого света играет свою определенную роль в жизнедеятельности растений. Ультрафиолетовые лучи в диапазоне 280-315 нм необходимы для процессов обмена веществ и роста растений. Они замедляют вытягивание стеблей, повышают содержание витаминов, способствуют процессу закаливания растений и повышают их холодостойкость. На синтез хлорофилла ультрафиолетовые лучи практически не влияют. Фиолетовые и синие лучи в диапазоне 400 - 500 нм почти полностью поглощаются хлорофиллом, при этом эффективность фотосинтеза максимальна и сдерживается рост стеблей, пластинок и черешков листьев, благодаря чему формируются компактные растения с более толстыми листьями, приспособленными для лучшего поглощения и использования света в целом. В листьях интенсивно идет процесс фотосинтеза, образуются белки. Растения короткого светового дня переходят к цветению. Синий свет играет столь существенную роль в жизни растений, благодаря еще одному пигменту – криптохрому. Кроме хлорофилла, в поглощении сине-фиолетового света принимают участие особые пигменты – каротиноиды. Это они придают яркий желтый и оранжевый цвет осенним листьям. Важна роль синего света при выращивании рассады. Он ограничивает «вытягивание» стебля молодых растений. Способствует формированию крепких саженцев. Синий свет также подавляет прорастание семян. Фототропизм (поворачивание листьев, цветков в сторону источника света) также обусловлен влиянием синего света: со стороны источника синего света рост клеток замедляется, поэтому стебель выгибается в сторону источника света. Зеленые и желтые лучи (именно в этой части спектра излучается свет большинством бытовых осветительных ламп) практически не поглощаются листьями. Листья зеленые, а значит, они полностью отражают зеленый цвет. При таком освещении листья истончаются, а стебель вытягивается. Интенсивность фотосинтеза очень низкая. То есть, та часть спектра, которая больше всего нравится людям, совершенно не нужна растениям. Красные и оранжевые лучи в диапазоне 625-700 нм поставляют основную долю энергии для фотосинтеза. Они способствуют интенсивному росту листьев и стеблей растений. Хлорофилл практически полностью поглощает красный и оранжевый цвет, при этом интенсивно идет фотосинтез с образованием углеводов. Эта часть спектра падающего на растение света оказывает огромное влияние на все физиологические процессы в растениях. Красный свет (600-700 нм) низкой интенсивности активно воздействует на физиологические процессы в чувствительных к смене света и темноты фотопериодических растений. Так облучая томаты и огурцы в вечерние время таким светом от специальных ламп, получают эффект ускоренного развития, усиления роста и значительного повышения урожайности. При низких температурах длинноволновый красный свет (излучение близкое к тепловому с длиной волны до 1100 нм) частично поглощается хлорофиллом. Этот диапазон света также способствует вытягиванию стеблей и побегов. Кроме хлорофилла в растениях есть еще один фоточувствительный пигмент – фитохром. Это особенный пигмент, он может иметь разные свойства под воздействием ближнего красного света (660 нм) и дальнего красного света (730 нм). Причем пигмент «запоминает», каким светом он облучался в последний раз. С помощью фитохромов растение «узнает» время суток . Фитохром обеспечивает надлежащую реакцию растения на время суток – утро, вечер, ночь или день соответственно изменяется жизнедеятельность растения. Период цветения также регулируется фитохромом. Ближний красный свет стимулирует активность жизненных процессов, он как бы говорит растению – сейчас утро. Дальний красный цвет наоборот сигнализирует о том, что наступает вечер. Красный участок спектра граничит с инфракрасным (тепловым) излучением. Приблизительно оценить количество инфракрасного излучения в спектре источника света можно "на ощупь". Подставьте руку под обычную лампочку накаливания и под люминесцентную лампу дневного света – сразу почувствуете разницу в количестве тепла. Из всего вышесказанного относительно роста растений при искусственном освещении следует важный практический вывод - желто-зеленая составляющая света светильника практически бесполезна для роста и жизни растения, растениям нужен красный и синий свет и соответствующие специальные светильники. Теперь мы готовы идти в магазин покупать лампы. 
Лампы устанавливают на высоте до полуметра от растений. Для светолюбивых растений высота подвески до 15 сантиметров, и на расстоянии 15-50 см для теневыносливых. При этом светильник размещается по всей длине полки или стеллажа. Маломощные лампы монтируют по несколько штук с отражателями, которые увеличивают световой поток, падающий на растения и не дают неприятному мерцающему свету проникать в комнату. Суммарная мощность ламп на квадратный метр площади занятой растениями должна составлять 100-150 Вт. Для подоконника длиной один метр вполне подойдёт стандартный светильник с двумя лампами по 80 Вт. Как указывалось, свет люминесцентных ламп общего назначения не совсем соответствует физиологическим требованиям растений. При возможности лучше установить специальные люминесцентные лампы. Они отличаются от обычных только составом люминофора, приближающего спектр излучения этих ламп к спектру, оптимальному для растений. Это лампы западных производителей и цены на них в два-три раза выше. Затраты будут оправданы хорошим ростом и цветением растений. А если вы меняете старую лампу, то лучше заменить ее на специальную с оптимизированным спектром свечения. В последнее время появилось много видов компактных люминесцентных ламп малой мощности. Как правило, они имеют встроенный балласт. Лампы просты в эксплуатации и их можно вкрутить в обычный стандартный патрон. Такие лампы предназначены для освещения помещений взамен ламп накаливания и спектр света у них не оптимальный для растений. Маломощные лампы удобно использовать для подсветки группы компактно стоящих растений. Лучшие характеристики имеют более мощные (30-60 Вт) компактные лампы. У них выше на 20%-30% светоотдача и долгий срок службы. Кроме того в спектре имеется столь необходимый растениям красный и синий свет. Небольшие размеры позволяют создать эффективную осветительную установку небольшой мощности. Как недостаток следует отметить сравнительно высокую цену и необходимость применения электронного пускорегулирующего аппарата для ламп большой мощности. Трубчатые фитолюминесцентные лампы действительно эффективны для фотосинтеза и довольно экономичны (в 4-5 раз больше света, чем от лампы накаливания при той же потребляемой мощности), равномерно освещают поверхность и мало нагреваются, что позволяет располагать их очень близко от растений. Есть и недостаток. Сиренево-розовый свет от этих ламп раздражает глаза, он неестественный для человека и может вызвать головную боль. В жилых помещениях при горизонтальном размещении их следует помещать в кожух с зеркальным отражателем и комплектовать датчиками наличия людей ( при появлении человека лампы выключаются). Несколько советов при выращивании под люминесцентными лампами. Поворачивайте и переставляйте растения каждую неделю. Свет от люминесцентной лампы является более интенсивным в центре колбы, чем на концах. Заменяйте люминесцентные лампы, когда они начинают темнеть. В старых ламп световой поток может уменьшится в два раза от первоначального. Очищайте люминесцентные лампы каждый месяц. Пыль и грязь значительно уменьшают количество излучаемого света. Положите руку под светильник на листья. Если вы чувствуете тепло, светильник расположен слишком близко. 
Светодиодная подсветка растений На основе полупроводниковых светодиодов (на английском LEDs, Light Emitting Diodes) созданы идеальные источники света для подсветки растений. Отдельно взятый светодиод излучает свет в узком диапазоне 20-30 нм. В настоящее время разработаны светодиоды, способные излучать во всём видимом диапазоне от ближнего инфракрасного до ультрафиолетового. Комбинируя различные светодиоды можно получить любые оттенки суммарного света в широком диапазоне яркости. Кроме того светодиоды имеют практически неограниченный срок службы от 60000 до 160000 часов. Все это делает их лучшими источниками искусственного света для оранжерей и теплиц. Именно такое освещение применяется в космических гидропонных оранжереях. Единственная причина, по которой светодиодные лампы еще не получили широкого распространения это высокая цена. 
