Як Low-E скло впливає на рослини у приміщенні
Як Low-E (низькоемісійне скло, енергозберігаюче скло, І-скло) впливає на рослини в приміщенні?
Багато хто вважає, що за вікном із низькоемісійним склом рослини не отримують необхідного для їхнього розвитку сонячного випромінювання. Чи так це?
Усім відомо, що для життя рослин потрібне сонячне світло. Навіщо? Без сонячного світла не може відбуватися фотосинтез. Яке світло потрібне для фотосинтезу? Тимирязєв довів, що джерелом енергії для фотосинтезу слугують переважно червоні промені спектра, на що вказує спектр активності фотобіологічних процесів, де найбільш інтенсивна смуга поглинання спостерігається в червоній, і менше – у синьо-фіолетовій частині (рис.1).
На графіку видно "провал" у зеленій частині спектра (500-600) нм, пік у синьо-фіолетовій (400-500) нм і жовто-червоній (600-750) нм області. Причому, у процесі формоутворення або "врожайності" синьо-зелена складова частина сонячної радіації не бере участі. Наперед можна сказати, що цей факт використовується в сучасному тепличному господарстві повною мірою, шляхом застосування як додаткового джерела освітлення натрієвих ламп високого тиску (типу Reflux 600), які мають у спектрі свого випромінювання підйом у діапазоні 550-700 нм.
Як же впливає на фотосинтез спектральний склад сонячного чи іншого світла?
Згадаємо – чому листок рослини зелений? Правильно, саме тому, що його поверхня відбиває (а значить – не поглинає) зелений світло. Ця властивість пояснюється присутністю в зеленому листі пігменту хлорофілу. І поглинає хлорофіл світло (а значить і енергію) з червоної (660 нм) і синьої (445 нм) областей спектра денного світла.
Звідси висновок стосовно фотосинтезу: жовто-зелена складова денного світла практично марна для росту і життя рослини, а потрібен йому - червоне і синє світло. Але давайте все ж таки не забувати, що все раніше сказане про фотосинтез відноситься до дорослої (або досить підросла) рослини, а не до насіння (розсади).
І виявляється, що в житті насіння є свої закони, можливо навіть складніші, ніж процеси фотосинтезу дорослої рослини. У насінні (проростку) поки що немає хлорофілу, без якого фотосинтез, а значить, зростання і саме життя рослини - неможливі.
Життя насіння визначається законами фотоморфогенезу. Фотоморфогенез - це процеси, що відбуваються у рослині під впливом світла різного спектрального складу та інтенсивності. У цих процесах світло виступає не як первинне джерело енергії, а як сигнальний засіб, що регулює процеси зростання та розвитку насіння. Можна провести якусь аналогію з вуличним світлофором, що автоматично регулює дорожній рух. Тільки для управління природа обрала не "червоний - жовтий - зелений", а інший набір кольорів: "синій - червоний - далекий червоний".
Перший прояв фотоморфогенезу виникає в момент проростання насіння.
Отже, насіння прокинулося від сплячки і почало проростати, перебуваючи при цьому під шаром грунту, тобто. у темряві. Насіння, посіяне поверхнево і не присипане нічим, теж проростає в темряві вночі. З'явившись на поверхню ґрунту, паросток про це ще не знає і продовжує активно рости, тягтися до світла, до життя, доки не отримає спеціального сигналу стоп (червоне світло з довжиною хвилі – 660 нм), можна далі не поспішати, ти вже на волі і житимеш. Здається, люди не самі вигадали червоний стоп-сигнал для водіїв, а запозичили його у природи.
Чому це відбувається – ще трохи теорії.
Виявляється, крім хлорофілу, в будь-якій рослині є ще один чудовий пігмент – фітохром. (Пігмент – це білок, що має вибіркову чутливість до певної ділянки спектра білого світла). Особливість фітохрому полягає в тому, що він може набувати двох форм із різними властивостями під впливом червоного світла (660 нм) і дальнього червоного світла (730 нм), тобто він має здатність до фотоперетворення. Причому почергове короткочасне освітлення тим чи іншим червоним світлом аналогічне маніпулюванню будь-яким вимикачем, що має положення "УВІМК.-ВИМК.", тобто завжди зберігається результат останнього впливу. Ця властивість фітохрому забезпечує відстеження часу доби (ранок-вечір), керуючи періодичністю життєдіяльності рослини. Більше того, світлолюбивість або тіньовитривалість тієї чи іншої рослини також залежить від особливостей наявних у ній фітохромів.
Фітохром, на відміну від хлорофілу, є не лише в листках, а й у насінні. Участь фітохрому в процесі проростання насіння для деяких видів рослин така: просто червоне світло стимулює процеси проростання насіння, а дальнє червоне – пригнічує проростання насіння. (Можливо, саме тому насіння проростає вночі). Хоча це і не є закономірністю для всіх рослин. Але в будь-якому випадку, червоний спектр більш корисний (він стимулює), ніж дальній червоний, який пригнічує активність життєвих процесів рослини.
Ну ось, з червоним світлом трохи розібралися. А як же впливає на життя проростка синє світло? Зазначимо, що жовто-зелена частина спектра практично ніяк не впливає: ні холодно від нього – ні жарко.
Отже, синє світло – чим же воно корисне або шкідливе? Насправді, синій колір відіграє також важливу роль у житті рослин, завдяки іншому пігменту – криптохрому, який реагує на синє світло в діапазоні від 400 до 500 нм. Для дорослих рослин синій колір, зокрема, регулює ширину продихів листя, керує рухом листя за сонцем, пригнічує ріст стебел. Стосовно проростаючої рослини дуже важлива роль синього світла у стримуванні росту стебла та обмеженні "витягування" розсади. Крім того, синє світло керує вигином проростка і стебла: стебло згинається у бік джерела світла. Напевно, всі спостерігали розсаду, нахилену у бік вікна – це через синє світло. Це явище називається – фототропізм.
Синє світло (а до нього можна віднести і певну частину ультрафіолетового спектра) стимулює поділ клітин, але уповільнює їхнє подовження. До речі, саме тому для альпійських рослин, що ростуть на високогірних луках із великим відсотком ультрафіолету, характерна розеткова, низькоросла форма. А за нестачі синього світла (наприклад, у загущених насадженнях або під склом) рослини витягуються.
Як впливає на рослини ультрафіолетова частина сонячного спектра?
Повернемося знову до теорії. Ультрафіолетовий діапазон хвиль буває "дальнім" 100-200 нм (нам до нього немає справи, цей "світ" поглинається молекулами кисню у верхніх шарах атмосфери й до поверхні Землі не доходить) і "ближнім" 200-380 нм, який умовно поділяють на 3 частини.
УФА – "корисний", з довжиною хвилі від 320 нм до звичного "фіолетового" (він починається з 380 нм). Ультрафіолетове випромінювання з цією довжиною хвилі проникає найглибше в тканини тварин і рослин. У людини, наприклад, воно бере участь у синтезі вітаміну D, деякі види ящірок навіть бачать його очима, не кажучи вже про те, що УФА стимулює деякі види рептилій під час шлюбного періоду.
УФB – (280-320) нм – діапазон середнього ультрафіолету. Він викликає не тільки передчасне старіння шкіри людини та уповільнює вегетативний ріст більшості рослин, але й постійні суперечки щодо свого впливу на біосферу. Завдяки УФB європейці отримують золотисто-коричневий колір шкіри під час літніх відпусток. Чим ближче до межі з УФС (280 нм), тим небезпечніші промені. Якщо ми втратимо озоновий шар, то повною мірою відчуємо вплив УФB, адже саме цей діапазон поглинається озоном.
І нарешті, УФС – "жорсткий" ультрафіолет з довжиною хвилі від 200 до 280 нм. Існує думка, що на певних етапах розвитку життя на Землі УФС активно брав участь у формуванні ДНК, оскільки спектр поглинання нуклеїнових кислот має пік в області 254 нм. Продемонструємо це на рисунку. Як видно з малюнка, УФС пов’язаний не лише з початком життя на Землі, а й, за певних умов, з її кінцем. У діапазоні УФС, а саме 254 нм, випромінюють стерилізатори – ртутні ультрафіолетові лампи низького тиску, які застосовуються лише в медицині.
Про це детальніше.
Для того, щоб знищити, наприклад, дизентерійну паличку, потрібна доза УФ-опромінення в 8,8 мДж/см, що приблизно рівнозначно 4-хвилинному кип’ятінню. А для елементарного грибка "червоного опіку" Stagonospora, який вражає деякі види кімнатних рослин, потрібно близько 1,5 мДж/см, що за "кухонною" шкалою дорівнює приблизно одній хвилині при температурі 70 градусів за Цельсієм. Таким чином, ультрафіолетове опромінення може допомогти рослині впоратися з деякими шкідниками, які її знищують.
Тож які висновки можна зробити з такого тривалого екскурсу у шкільний курс біології?
Шкодить чи не шкодить використання І-скла (сонцезахисного та низькоемісійного) рослинам у приміщеннях?
1. Усі дослідження вчених-біологів показали, що основними зовнішніми факторами, які впливають на ріст і розвиток рослини, є: світло (його інтенсивність і частота), температура повітря, концентрація СО2 у повітрі, вода, родючість ґрунту, речовини, що забруднюють атмосферу, застосовані хімічні препарати, комахи та хвороби.
2. Який вплив має скло на розвиток рослин? Якщо вирощувати рослину за звичайним склом, як це робиться у теплицях, необхідно контролювати червону частину спектра (660 нм). Ви хочете контролювати врожайність або «здоров’я» рослин? Тоді застосовуйте додаткові джерела освітлення, як це роблять у теплицях. Цікаво, що у більшості рослин світлове насичення фотосинтезу досягається при 25% або 50% інтенсивності сонячного освітлення.
3. Дослідження показали, що звичайне скло не пропускає ультрафіолетове випромінювання сонця в діапазоні УФB – (280-320) нм, а випромінювання в діапазоні УФC – (200 – 280) нм не досягає поверхні Землі. Ніхто ще не зміг «засмагнути», перебуваючи за склом звичайного вікна. Скло пропускає лише невелику частину ближнього до фіолетового частини спектра «корисного» ультрафіолетового випромінювання (УФА). Цього випромінювання достатньо для «вигорання» фарби на оздобленні всередині приміщення. Іншої «користі» цей діапазон сонячного ультрафіолету не приносить. Хочете провести бактерицидне очищення приміщення – використовуйте ультрафіолетові стерилізатори, як це роблять у медичних закладах.
4. Використання низькоемісійного І-скла або сонцезахисного скла зменшує частку ультрафіолетового (УФА) та теплового (інфрачервоного) випромінювання, що потрапляє в приміщення влітку, та скорочує втрати тепла взимку. На ріст і врожайність рослин таке скло впливає лише опосередковано – через температуру. Якщо біля вікна, де зазвичай розташовують кімнатні рослини, буде холодно або жарко, як це буває у випадку зі звичайним, а не теплоощадним склом, то надія на інтенсивний фотосинтез та здоров’я рослин різко зменшується. На рисунку наведено графік залежності інтенсивності фотосинтезу від температури навколишнього середовища. Температура 25 °С, згідно з графіком, є оптимальною для рослин. Безумовно, у кожного конкретного виду існують свої температурні вподобання. Проте ця величина, хоч і середньостатистична, є підтвердженим фактом.
5. І-скло допоможе зберегти тепловий комфорт у приміщенні та збереже яскравість кольорів всередині нього.
6. Світлопропускання І-скла в необхідному для рослин спектрі сонячного випромінювання, а саме, на довжинах хвиль 445 нм і 660 нм таке ж, як і у звичайного скла, і на розвиток рослин І-скло впливає так само, як і звичайне прозоре скло.
Таким чином, чутки про те, що І-скло перешкоджає розвитку кімнатних рослин, можна сміливо відправляти до енциклопедії людських помилок.
Використані джерела інформації.
1. Різдвяний В.І., Клешин О.Ф. "Кероване культивування рослин в штучному середовищі".
