Зеленый спектр и его влияние на развитие растения

Растения всегда адаптировались к внешним условиям. К тем условиям, в которых доминирующим спектром был и остается зеленый свет, получаемый от солнца. Поэтому уже на данном этапе мы догадываемся об огромной роли зеленого света в жизни растений. Взглянем на спектральный состав света. Пик излучаемой солнцем радиации приходится именно на зеленый спектр. Даже красный, наиболее благоприятный для фотосинтеза свет, уступает зеленому в этом.

То есть зеленый свет обладает повышенной пробивной способностью доносить энергию до обедненных светом участков растения. И подтверждение этому служит статья, опубликованная в журнале “Plant, Cell and Environment” в 2003 году. В поставленном эксперименте на растениях шпината с помощью радиоактивного изотопа углерода 14 ученые продемонстрировали, как усваивается энергия света, проходя сквозь толщу листа. За основу было взято 3 спектра: синий (450 ± 91 нм), красный (650 ± 10 нм) и зеленый (567 ± 24 нм), которые были применены одновременно. Выводом стало то, что красный и синий свет усваивались хлоропластами по большей части в верхних слоях листа. Но главное, что на более глубоких слоях фиксирующая способность углерода не падала. Это значит, что там, где синие и красные лучи перестают работать, именно зеленый свет вносит существенный вклад в фотосинтез.

Говоря о светособирающих пигментах, участвующих в усвоении зеленого света, нельзя не упомянуть о каротиноидах. Они придают растениям желтые и красные цвета. Одна из ролей данных пигментов, наравне с хлорофиллом — улавливать свет, преобразуя его в энергию внутри растения. Что интересно, каротиноиды работают в двух полярных областях. С одной стороны, защищают хлорофилл от избыточного освещения, с другой — помогают эффективнее собирать световую энергию в условиях ее недостатка. И последнее как раз возможно, благодаря эффективному использованию каротиноидами спектра в зеленой области (500-550 нм).

Зеленый свет — не панацея. Если его слишком много, то о большом урожае можно забыть. Это хорошо демонстрируют опыты, проведенные в условиях, где в качестве света был использован только зеленый спектр. Длительное культивирование растений в таком режиме оказывало ингибирующее, то есть тормозящее воздействие на рост и развитие растений. Причина в том, что обилие зеленого света, особенно в длинноволновой области с пиком 550 нм, нарушает процессы деления клеток. В результате образовываются тонкие и мелкие листья. 

Зеленый спектр также сильно воздействует на развитие растений. Из-за того, что зеленый свет при естественном освещении присутствует в изобилии в загущенных посевах, растение активно включает механизм избегания тени. То есть оно начинает вытягиваться, пытаясь вырваться из загущения. Это говорит о том, что, добавляя избыточное соотношение зеленого к остальным спектрам, можно навредить будущему урожаю, получив на выходе тонкие и ослабленные растения.

Помимо подбора правильной интенсивности, нужно понимать, что для растений важны и пики излучения в зеленой области. Так, длина волны с пиком 510 нм сильнее стимулирует фотосинтез, чем более длинноволновое излучение в 530 нм, которое в большей степени регулирует процессы развития организма. 

Для формирования более целостной картины, стоит повториться, для каждого растения нет однозначной реакции на этот участок электромагнитного излучения. В опытах с пшеницей мягкой было показано, как при высокой интенсивности зеленого света приросты биомассы были выше, чем на синем свету той же интенсивности. В этом же исследовании отмечалось, что для некоторых растений, помимо пшеницы, зеленый спектр может полностью обеспечить жизнедеятельность при условии высокой интенсивности облучения.