Влияние освещенности на рост и развитие растений

Одно из основных условий существования всех растений – свет. Ведь только на свету в листьях в результате фотосинтеза образуются сложные органические вещества, необходимые для роста и развития живого организма. Для образования органических веществ (сахара и крахмала) из углекислого газа и воды нужна энергия, и хлоропласты получают ее в виде энергии солнечного луча.

В зеленом листе происходит и процесс дыхания, то есть окисление органического вещества, образовавшегося при фотосинтезе. Он совершается круглые сутки, фотосинтез же – только днем на свету, но намного интенсивней, чем дыхание. Окисляясь, органическое вещество, выделяет ту энергию, которую оно получило от солнечного света в момент своего образования. Эта энергия используется растением для роста, развития и других процессов жизнедеятельности.

Таким образом, энергия, поглощенная растением при фотосинтезе, не исчезает, а лишь переходит из одной формы в другую: световая – в химическую, химическая – в механическую или тепловую. Так в жизни растения осуществляется один из законов природы – закон сохранения энергии.

Зеленый лист – источник жизни на нашей планете. Хлоропласты листа – это единственная в мире лаборатория, в которой из простых неорганических веществ – воды и углекислого газа создаются с помощью энергии солнечного луча сложные органические вещества – сахар и крахмал.

Фотосинтез в зеленом листе

Чем больше солнечных лучей усвоят растения, тем полнее энергия Солнца будет использована для жизни на Земле.

Требования к свету у растений не одинаковые и зависят от происхождения того или иного вида. Африканские алоэ и молочаи, например, привыкшие в пустыне к палящим лучам солнца, нуждаются в большой освещенности, а аспидистре, растущей в сумраке тропических лесов Индокитая, яркий свет ни к чему.

Потребность растений к интенсивности освещения меняется в различные фазы. В период цветения она выше, чем в фазу распускания почек. Ростовые органы менее требовательны к свету, чем репродуктивные (цветковые), но при хорошем освещении ростовые процессы активизируются.

Факторы окружающей среды, особенно свет, действуя на развивающиеся листья, могут оказывать существенное влияние на их окончательные размеры и толщину. У многих видов листья, выросшие при высокой освещенности (световые), мельче и толще, чем теневые, сформировавшиеся при меньшем количестве света. Увеличение толщины световых листьев связано с усиленным развитием паренхимы. Хотя у обоих типов листьев интенсивность фотосинтеза одинакова при низкой освещенности, теневые листья не приспособлены к яркому свету и, следовательно, фотосинтезируют в таких условиях гораздо слабее световых.

Поскольку освещенность в различных частях кроны деревьев весьма не одинакова, здесь можно обнаружить крайние формы листьев обоих типов. Световые и теневые листья встречаются также у кустарников и травянистых растений. Образование того или иного типа можно стимулировать, выращивая растения при определенной освещенности.

2. 2Отношение растений к разной степени освещенности.

По отношению к свету растения условно делят на 3 большие группы – светолюбивые, теневыносливые и тенелюбивые.

К первой группе относятся растения пустынь – кактусы и другие суккуленты. Ко второй – различные папоротники (птерис, пеллея) или хвойные (туя, криптомерия). К третей группе - тенелюбивые (ель,мхи).

Иногда, даже по внешним признакам легко определить, к какой группе относится растение. Обычно, теневыносливые виды отличаются темно-зеленой окраской листьев (аспидистра, иглица).

2. 3. Приспособленность растений к освещению

Листья всех растений образуют «листовую мозаику». Листовая мозаика - расположение листьев растений в одной плоскости, обычно перпендикулярной направлению лучей света, что обеспечивает наименьшее затенение листьями друг друга. Листовая мозаика - результат неравномерного роста черешков листьев и листовых пластинок, которые тянутся к свету и заполняют каждый освещенный промежуток. В связи с этим часто изменяются величина, и даже форма листьев. Листовая мозаика - важное приспособление к максимальному использованию рассеянного света и может образоваться при любом типе листорасположения - спиральном, супротивном, мутовчатом.

Живые существа приспосабливаются к окружающим условиям внешней среды. Многие животные, будучи подвижными, могут в какой то мере менять окружающую обстановку, то есть перемещаться в пространстве в поисках пищи, разыскивая убежище. Растение, напротив, с появлением первого корня становится неподвижными. Однако оно способно реагировать на разные изменения внешней среды и приспосабливаться к ним.

Ростовая реакция, вызывающая изгибание или искривление частей растения в сторону внешнего стимула, определяющего направление движения, или от него, называется тропизмом. Если движение направлено к стимулу, говорят о положительном тропизме, если в обратную сторону – об отрицательном.

Листья и цветки многих растений в течение суток могут поворачиваться, ориентируясь перпендикулярно или параллельно солнечным лучам. Это явление имеет особое название гелиотропизм (положительный или отрицательный). Движение листа гелиотропного растения не является результатом ассиметричного роста. В большинстве случаев в движении участвуют подушечки у основания листьев или листочков. Некоторые черешки имеют свойства подушечек вдоль всей длины или большей ее части.

Различают два типа гелиотропизма. При одном листовые пластинки поворачиваются таким образом, что в течение всего дня остаются перпендикулярно к прямым солнечным лучам. Такие листья получают больше квантов, вовлекаемых в фотосинтез и, имеют большую скорость фотосинтеза в течение всего дня, чем « не следящие» за солнцем или парагелиотропные листья. Среди обычных растений, у которых наблюдается положительный гелиотропизм листьев, можно назвать хлопчатник, сою, люпин и подсолнечник.

В засушливые периоды некоторые гелиотропные растения активно уклоняются от прямого солнечного света, ориентируя свои листовые пластинки параллельно солнечным лучам. Кроме того, что такая ориентация скорее уменьшает поглощение света, чем увеличивает его, она снижает температуру листа, и потерю воды, способствуя выживанию в засушливые периоды. Существует оригинальное растение с отрицательным гелиотропизмом – это так называемое растение-компас. Оно располагает свои листья ребром к зениту. Следовательно, при прохождении солнца через меридиан данной местности , то есть во время наибольшей инсоляции листовые пластинки лежат параллельно падающим лучами, поэтому не страдают от нагревания.

Схема 2.

Положительный гелиотропизм Отрицательный гелиотропизм

Итак, освещенность является одним из жизненноважных факторов для роста и развития растения. От этого фактора зависит важнейший процесс образования органических веществ – фотосинтез, который является источником жизни на нашей планете. В результате разной степени освещенности растения выработали специальные приспособления, такие как разное расположение листовой мозаики и явление гелиотропизма. Мною были проведены исследования, доказывающие данные выводы.

3. Экспериментальная часть.

3. 1. Проведение исследований.

Опыт 1. Для исследования были взяты семена фасоли, разделены на две части и помещены во влажные марлевые салфетки в два блюдца. Опыт проводился при комнатной температуре, при постоянной влажности и при различной освещенности. Одно блюдце находилось при естественной освещенности, а второе – при полном отсутствии света.

Опыт 2. Полученные проростки были посажены в промаркированные под №1, №2 и №3 горшки с грунтом. Горшок №1 был установлен в помещение, полностью лишенное света, горшок №2 – на подоконник в условия естественной освещенности солнечным светом, где лучи света падали из окна под определенным углом, а горшок №3 был помещен в условия искусственного освещения лампой дневного света, где лучи падали на горшок вертикально сверху. Температурные условия и влажность для всех горшков были одинаковыми. За проростками,развивающимися в горшках №1, №2 и №3 проводилось ежедневное наблюдение, отмечалось влияние освещенности на интенсивность окраски проростков, а также сравнивались скорость роста и развития проростков во всех трех горшках.

Опыт 3. Было проведено наблюдение за направлением роста проростков фасоли при различном направлении освещенности (горшки №2 и №3). Отмечались угол отклонения от вертикали и направление развития проростков, находящихся в горшке №2, на который солнечные лучи падали из окна под углом, и в горшке №3, на который лучи света лампы падали вертикально сверху.

3. 2. Результаты исследований.

Опыт 1. На вторые сутки семена в обоих блюдцах набухли и увеличились в размере примерно в два раза. На третьи сутки в блюдце, находящемся на свету «проклюнулись» первые проростки. В блюдце, находящемся в темном помещении прорастание семян началось на четвертые сутки.

Вывод. Таким образом, свет воздействует на семена фасоли как стимулятор, ускоряя их прорастание.

Опыт 2. При ежедневном наблюдении за ростом проростков фасоли во всех трех горшках отмечались следующие результаты:

В горшке №1 отмечался бурный рост стеблей вертикально вверх. Стебли не имели окраски, имели минимальную толщину. Листья проростков окрашены в бледно-желтый цвет, их развитие было замедлено.

В горшках №2 и №3 скорость роста стеблей была несколько меньше, но стебли были толще в диаметре, имели интенсивную зеленую окраску. Развитие листьев было более интенсивным, чем в горшке №1, листья хорошо развитые, мясистые, имели насыщенную ярко-зеленую окраску.

Вывод. Освещенность напрямую влияет на скорость роста и развития проростков: при отсутствии освещенности (горшок №1) стебли растут значительно быстрее, «тянутся к свету», но проростки и листья на них слабые и лишены окраски; фасоль, растущая при интенсивной освещенности (горшки №2 и №3) имеет хорошо развитые стебли и листья, а также ярко-зеленый цвет. Таким образом, энергия света преобразуется в энергию роста растений.

Опыт 3. В горшке №2 у проростков,на которых свет падал из окна под определенным углом, отмечалось изгибание стеблей в сторону источника света. В горшке №3, где свет падал вертикально сверху, стебли проростков остались прямые.

Вывод. При проведении исследований наблюдалось явление фототаксиса, при котором проростки росли в сторону света.

4. Выводы по работе.

1. Свет может как ускорять, так и тормозить прорастание семян.

2. Недостаток или отсутствие света приводит к изменению и утрате зелёной окраски листьев и стеблей проростков.

3. Недостаток света может вызвать интенсивный рост проростков, при этом их стебли будут тонкими и непрочными.

4. При проведении исследований проявилось явление фототаксиса - направленный на источник света рост проростков.

Таким образом, зная, что свет является одним из важных факторов, необходимых для фотосинтеза, можно влиять на интенсивность этого процесса. Практически это важно для успешного выращивания культурных и сельскохозяйственных растений, например, комнатных декоративных растений, при содержании домашних оранжерей и теплиц. Правильная организация освещённости выращиваемых растений будет способствовать лучшему росту и развитию растений,повышению урожайности овощных культур.