Для тех, кто не верит в светопреобразующие добавки в тепличных пленках.
Что же такое светопреобразующие укрывные материалы типа «Полисветан», каково их влияние на жизнедеятельность растений.
Более 100 лет тому назад К.А. Тимирязев экспериментально показал, что скорость фотосинтеза, а именно, разложения углекислоты зеленым листом, существенно зависит от длины волны света, падающего на него. Наибольшие скорости он фиксировал при облучении зеленых листьев оранжево-красным светом. Наивысшая скорость разложения углекислоты наблюдалась при облучении светом цвета спелых ягод рябины красной. Американские физиологи Р. Эмерсон и С. Левис подтвердили результаты К.А. Тимирязева. Они изучали степень использования света (так называемый квантовый выход реакции, который определяется как доля света, пошедшего на фотохимическую реакцию, от всего поглощенного системой света или коэффициент полезного действия) растением и так-же пришли к выводу, что наиболее усвояемым является оранжево-красный и красный свет. Кроме того, они обнаружили, что если к основному свету, на котором выращивается растение, «подмешивать» небольшое количество света определенной длины волны, то степень утилизации всего светового потока возрастает, что проявляется в усилении всех процессов жизнедеятельности растения, в том числе и в увеличении скорости фотосинтеза. Явление это получило название «эффекта усиления» или «эффекта Эмерсона».
Многочисленные исследования выявили основные закономерности этого эффекта. Оказалось, что он наблюдается и при добавлении света определенных длин волн ко всему спектру солнечного излучения, падающего на растение, причем наиболее эффективен красный свет с длиной волны 600-650 нм. Важно, что не количество света, а его качество (длина волны) способствует ускорению фотохимических реакций. Важно и то, что нельзя заменить весь свет на красный, а необходимо добавлять ко всему спектру небольшое количество стимулирующего красного, увеличиваем его количество сверх той нормы, в которой он присутствует в солнечном излучении. Стимулирующее действие света с длиной волны 600-650 нм, вероятно, связано с влиянием его на деятельность генного аппарата растения (см. работу Borthwick H.F., Hendricks S.B., Parker M.W. Proc. Nat. Acad. Sci. USA, 1954, № 38, р. 929), что и приводит к интенсивному синтезу естественных гормонов (стимуляторов) роста и, как результат, увеличению продуктивности сельскохозяйственных культур.
Эти факты не могли не привлечь внимание, и эксперименты по использованию «эффекта Эмерсона» для увеличения урожаев сельскохозяйственных культур проводились во многих странах. Однако дополнительный расход энергии для питания источников, излучающих подсвечивающий красный свет, не привел к распространению этого приема в практике.
В культивационных сооружениях закрытого грунта это препятствие устраняется использованием укрывных материалов (силикатные стекла с лаковым покрытием, органические стекла, полимерные пленочные материалы), в которые введены специальные добавки (люминофоры), способные преобразовывать часть солнечного излучения (свет ультрафиолетовый и видимый «темно-синий») в красный, стимулирующий реакции, связанные с «эффектом Эмерсона», свет. В результате растение, выращиваемое в культивационных сооружениях, укрытых подобными светопреобразующими материалами, более быстрого развивается и накапливает биомассу (в том числе и биомассу репродуктивных органов — цветы, плоды, клубни), более интенсивно усваивает и перерабатывает питательные вещества (в том числе и вносимые человеком). Полезность использования подобных материалов в практике выращивания овощных, ягодных, цветочных, древесных культур, для выгонки рассады и т. п. в условиях закрытого грунта подтверждена выдачей авторских свидетельств СССР, международной авторской заявки, патентами 15 стран. Исследования, проведенные Академиями наук России, Болгарии, Венгрии, Китая, Корейской Народно-Демократической Республики, хозяйственными организациями Японии, Голландии, Польши, Израиля и др. стран, показали, что в зависимости от видовой и сортовой принадлежности растений их хозяйственная продуктивность при выращивании в культивационных сооружениях закрытого грунта, укрытых материалами типа «Полисветан», увеличивается на 20-60 % по сравнению с растениями, выращиваемыми в сооружениях, укрытых материалами, не обладающими светопреобразующим эффектом, свойственным «Полисветанам». В настоящее время в России выпускают укрывные материалы со светопреобразующими свойствами: Фоторедуцирующая пленка, пленка «Полисветан», пленка «Рэдлайт», пленка «Урожай». Они повышают урожайность и качество продукции, пользуются заслуженным авторитетом среди огородников и садоводов. Подобные материалы выпускаются и за рубежом.
Но это еще не все. У растений имеются пигменты, которые во много раз сильнее действуют на протекание их жизненно важных процессов, чем хлорофилл. Рассмотрим это на примере пигмента, который называется фитохромом. Этот пигмент принимает активное участие в целом ряде важнейших жизненных процессов у растений: он инициирует, или, наоборот, подавляет процесс прорастания семян, инициирует начало цветения, влияет на количество сформировавшихся цветков и продолжительность цветения, «включает» и «выключает» другие фотопереодические реакции (например быстрое увеличение скорости роста междоузлий у затененных растений и т. д.).
Способность фитохрома включать и выключать биологические часы у растений объясняется как раз его избирательной реакцией на электромагнитное облучение различными длинами волн. Этот пигмент существует в двух взаимопревращающихся формах: Р660 и Р730. Когда молекула Р660поглощает фотон красного света с длиной волны 660 нм, она превращается за несколько миллисекунд в форму Р730. Когда молекула Р730 поглощает фотон электромагнитного излучения с длиной волны 730 нм, лежащего в спектре ближнего инфракрасного света, она превращается в форму Р660. Эти реакции называются фотоконверсиями. Форма Р730 биологически активна, форма Р660— наоборот, неактивна. Способность красного света с длиной волны 660 нм включить биологические часы и инициировать у растений начало тех или иных биологических процессов объясняет свойство пленок типа «Полисветан» резко повышать продуктивность выращиваемых под ними культур.
(из статьи Г.В. ЛЕПЛЯНИНА, доктора химических наук, профессора)