Основным источником энергии на земле и в ее атмосфере является солнце. Эта энергия в виде излучения передается на расстояние 150 млн. км. Солнечная энергия достигает земли в форме электромагнитных волн со скоростью 297 600 км/сек. Энергию определяют длиной волн, подобно тому, как звук определяют частотой колебаний. Лучистая энергия в виде видимого света это лишь небольшая часть диапазона частот электромагнитного спектра (рис. 62).[ ...]
А — космические лучи; Б — рентгеновские лучи; В — гамма-лучи; Г — ультрафиолетовые лучи; Д — видимый свет; Е — инфракрасные лучи; Ж — солнечные лучи, достигающие земли; 3 — радиоволны.[ ...]
Поглощение солнечной радиации. Качество и количество излучения зависят от температуры излучающего тела. Чем выше температура, тем больше интенсивность излучения и тем больше коротких (высокочастотных) волн радиации. Таким образом, высокотемпературная солнечная радиация состоит главным образом из коротковолнового излучения в видимой или близкой к видимой частоте. Коротковолновая солнечная энергия поглощается у земной поверхности, где она превращается в тепло. После этого земля становится излучающим телом, но при более низкой температуре (в среднем 13,9°С). Земля характеризуется длинноволновым (низкочастотным) излучением.[ ...]
Водяные пары, которые составляют большую часть поглощающих газов атмосферы, поглощают только около 14% поступающей коротковолновой радиации, но излучаемой землей длинноволновой радиации — 85%. Это обеспечивает сохранение на поверхности земли значительно более высоких температур, чем они были бы иначе. Таким образом атмосфера действует как оконное стекло: она проницаема для коротких волн солнца, но непроницаема для длинных волн земли. Отсюда это явление названо тепличным эффектом (рис. 63). Следовательно, большую часть своего тепла земля получает только косвенно от солнца.[ ...]
Вблизи излучающего тепло камня воздух нагревается, становится менее плотным, чем более холодный воздух на большем расстоянии, и выталкивается кверху. Аналогично этому холодная вода опускается вниз. Тепло, так же как и свет, отражается от поверхности. Полированный лист металла одинаково отражает и тепло, и свет. Сохранение снега при мягкой погоде является результатом его высокой отражательной способности.[ ...]
Влияние температуры на растение. Минимальная и максимальная температура для поддержания роста растений лежит в пределах 4,5—36=С. Температура, необходимая для оптимального роста, зависит от вида растения и фазы его развития (рис. 64). Более того, у одного и того же растения различные органы способны переносить разные минимальные температуры. У растений холодного климата корни более чувствительны к низким температурам, чем стебли, цветковые почки нежнее листовых.[ ...]
По-видимому, устойчивые к холоду (зимостойкие) растения по сравнению с менее выносливыми, нежными растениями содержат больше незамерзающей (связанной) воды и накопленных растворимых углеводов и имеют более низкое общее содержание воды. Свободная вода в сочных тканях замерзает при температуре 0°С. Осмотически удерживаемая вода, обусловленная значительной концентрацией сахаристых веществ, имеет более низкую точку замерзания (в зависимости от концентрации) и действует как «антифриз». «Связанная», или коллоидно удерживаемая, вода замерзает при еще более низкой температуре. Зимние повреждения, наблюдаемые у винограда после необычно высокого урожая (часто в результате недостаточной обрезки), связаны с низким содержанием сахаров в тканях, что обусловливает их чувствительность к низким температурам. Изменение холодоустойчивости у отдельных растений можно вызвать приемами, способствующими накоплению сахаров (см. гл. 7). Колебание морозоустойчивости у разных видов растений, вероятно, связано со способностью последних связывать воду в незамерзающих формах. Чем больше содержание связанной воды, тем более зимостойкими будут растения.[ ...]
Роль света в жизни растения. Растения, выращиваемые в темноте, но получающие питание от своих запасающих органов (семян, клубней или луковиц), имеют желтую окраску и сильно удлиненные, тонкие стебли. Те же растения, выращиваемые на свету, развивают зеленую окраску, связанную с образованием хлорофилла и началом фотосинтеза, и имеют стебли нормального строения. Морфологическое выражение недостаточности света называется этиолированием. В основе его лежит влияние света на распределение и синтез ауксинов. Зависимость образования хлорофилла от света используют для получения отбеленных, или белых, спаржи и сельдерея. В Европе предпочитают белые спаржу и сельдерей. Для получения отбеленной спаржи ее отпрыски не срезают, а выкапывают, отбеленный сельдерей получают путем укрытия основания растений светонепроницаемым материалом, например почвой или бумагой. В США выращивают само-отбеливающиеся формы, которые естественно имеют более светлую окраску и образуют более толстый стебель, затеняющий внутреннюю часть растения.[ ...]
Для образования некоторых антоциановых пигментов также необходим свет. У сорта баклажана Синкуро фиолетовый пигмент образуется только в присутствии света, часть плода под чашечкой остается белой. Подобно этому, яблоки внутри кроны дерева не так интенсивно окрашены, как на периферии.[ ...]
Количество и качество света. Лучистая энергия, необходимая растениям, почти целиком заключена в видимой части спектра. Для оптимального роста требуются все части видимого света (т. е. белый свет, солнечный свет). Световая энергия, состоящая из частиц, называемых фотонами (кванты), обратно пропорциональна длине волн. Так, видимый свет волн различной длины, который мы воспринимаем как различные цвета, обеспечивает разные потребности в энергии. Реакции растений на свет (фотосинтез, фототропизм, фотопериодизм) основаны на фотохимических реакциях, осуществляемых специфическими пигментными системами, которые реагируют на волны различной длины (см. рис. 02). Например, реакция растений на свет, известная как фототропизм, связана с фиолетовой, синей и зеленой областями видимого спектра. Красная область спектра наиболее сильное действие оказывает на процесс фотосинтеза и не влияет на фототропизм. Волны, эффективные в фототропизме, поглощаются желтыми пигментами, возможно, каротиноидами и флавинами. Интересно отметить, что вырабатываемые растениями пигменты обеспечивают животных соединениями, которые включаются в их фоторецепторные реакции (зрение).[ ...]
Рисунки к данной главе:
| Электромагнитный спектр и участие спектра в опреде-ленных процессах роста и развития растений |
 |
| Тепличный эффект», создаваемый земной атмосферой". |
 |
| Оптимальная ночная температура колеблется в зависимости от вида и стадии развития растения в жизненном цикле |
 |
| Баланс солнечной энергии в течение лета (май — сентябрь) на юго-востоке Англии. Расход энергии выражен в процентах от количества энергии, необходимой для испарения 900 мм воды. |
 |