Свет как экологический фактор. Светолюбивые растения и их морфолого-физиологические приспособления к различному режиму освещения. Фотопериодизм. Растения длинного и короткого дня.

Излучение Солнца выполняет по отношению к живой природе двоякую функцию. Во-первых, это источник тепла, от количества которого зависит активность жизни на данной территории; во-вторых, свет служит сигналом, определяющим активность процессов жизнедеятельности, а также ориентиром при передвижении в пространстве. Свет – один из наиболее важных для жизни растения абиотических факторов местообитания, что определяется его ролью в процессе фотосинтеза. Для растительных организмов большое значение имеют длина волны воспринимаемого излучения, его интенсивность и продолжительность воздействия (длина светового периода суток, или фотопериод). Видимый, или белый свет, составляет около 45% общего количества лучистой энергии, падающей на Землю. Ультрафиолетовые лучи составляют около 10% всей лучистой энергии. Невидимые для человека, они воспринимаются органами зрения насекомых и служат им для ориентации на местности в сырую погоду. Наибольшее значение для организма имеет видимый свет с длинной волны от 0,4 до 0,75мкм. Энергия видимого света используется для процессов фотосинтеза в клетках растений. При этом листьями особенно сильно поглощаются оранжево-красные (0,66-0,68мкм) и сине-фиолетовые (0,4-0,5мкм) лучи. На биосинтез расходуется от 0,1 до 1% приходящей солнечной энергии, иногда коэффициент полезного действия фотосинтезирующей растительности достигает нескольких процентов. Разнообразие световых условий, при которых живут растения, очень велико. В разных местообитаниях неодинаковы интенсивность солнечной радиации, ее спектральный состав, продолжительность освещения и т.д. У растений интенсивность фотосинтеза возрастает с увеличением освещенности до известного предела, называемого уровнем светового насыщения или экологического оптимума. Дальнейшее усиление светового потока не сопровождается увеличением фотосинтеза, а затем приводит к его угнетению. По отношению к свету различают три группы растений: светолюбивые, тенелюбивые и теневыносливые. У светолюбивых растений экологический оптимум находится в области полного солнечного освещения и затенение действует на них угнетающе. Это растения которые обитают на открытых местах в условиях полного солнечного освещения (степные и луговые травы, культурные растения открытого грунта и многие другие. Но у светолюбивых растений увеличение освещенности сверх оптимальной подавляет фотосинтез. Соответственно местообитаниям у растений выработались анатомо-морфологические приспособления к тем или иным условиям светового режима. Одно из самых наглядных различий внешнего облика растений в разных световых условиях – неодинаковая величина листовых пластинок. У светолюбивых растений листья обычно более мелкие, чем у тенелюбивых. У растений гелиофитов листья обычно ориентированы так, чтобы уменьшить дозу радиации в самые «опасные» дневные часы: листовые пластинки расположены вертикально или под большим углом к горизонтальной плоскости, так что днем листья получают лишь скользящие лучи. Так ориентированы листья у эвкалиптов, мимоз, акаций и многих степных растений. У многих гелиофитов поверхность листа имеет особенности,способствующие отражению лучей: блестящая поверхность, многочисленные кристаллические включения, играющие роль «экрана», и т.д. У гелиофитов хорошо развита палисадная ткань, часто состоящая из узких и длинных клеток. Ряд растений-гелиофитов характеризуется изолатеральным типом строения листовой пластинки. В регуляции активности растений и их развитии большое значение имеет продолжительность освещения (фотопериод). Смену дня и ночи, а также изменение продолжительности светового периода суток растения используют как сигналы для распределения своих функций во времени и для программирования своих жизненных циклов таким образом, чтобы использовать самые благоприятные условия. Например, в умеренных зонах выше и ниже экватора цикл развития растений приурочен к определенным сезонам года. Подготовка к зиме осуществляется не на основе изменения температурных условий, которые весьма изменчивы, а вследствие сокращения длины дня, которая в отличие от других сезонных характеристик всегда одинакова в определенное время года в данном месте. Изменения фотопериода служит пусковым сигналом, включающим физиологические процессы. Весной, с удлинением светового периода, начинается рост и цветение у растений. Укорочение светового периода осенью служит сигналом растениям для сбрасывания листьев. Изменение длины дня воспринимаются специальными пигментами у растений. Способность организмов воспринимать время, наличие у них «биологических часов» – важное физиологическое приспособление, повышающее шансы на выживание в данных условиях среды. Там, где нет выраженных сезонных изменений климата, большинство видов не обладает фотопериодизмом. Например, у многих тропических деревьев цветение и плодоношение растянуто во времени, и на дереве одновременно встречаются и цветки, и плоды. Длиннодневные растения преимущественно северных широт для цветения нуждаются в длине дня 12ч. и выше (лен, рожь, овес, лук, морковь и др.); короткодневные растения тропического происхождения переходят к цветению, когда продолжительность дня становится менее 12ч. (георгины, хризантемы, просо, конопля и др.). Значение особенностей фотопериодической реакции необходимо при введении растения в культуру. Инфракрасное излучение составляет примерно 45% от общего количества солнечной энергии, притекающей к Земле. Инфракрасные лучи поглощаются тканями растений, объектами неживой природы, в том числе водой. Любая поверхность, имеющая температуру выше нуля, испускает длинноволновые инфракрасные (тепловые) лучи. Поэтому растения получают тепловую энергию не только от Солнца, но и от предметов окружающей среды.