5.2. Экологические характеристики светя

Экологически значимыми являются следующие показатели света: продолжительность воздействия (длина дня), интенсивность (в энергети­ческих величинах), качественный состав лучистого потока (спектральный состав).

Животные и растения тонко реагируют на изменение длительности светового воздействия, они способны ощущать незначительные изменения соотношения светового и темнового периодов суток. Эта способность живых организмов реализована в таком общебиологическом явлении, как фотопериодизм, который связан с биоритмологией, и в частности с феноменом биологических часов, образую легко приспособляемый механизм регулирования функций организмов во времени.

Энергетической количественной характеристикой солнечного излучения считают поток лучистой энергии, падающий в единицу времени на перпендикулярную лучам поверхность. Эта величина называется интенсивностью радиации, или облучённостью. Она выражается в джоулях на квадратный сантиметр в минуту (Дж/см² в 1 мин). Наряду с этим пользуются и величиной освещённости - величиной светового потока, приходящей на единицу площади поверхности. Единица освещённости - люкс (лк), световой поток в 1 люмен, приходящийся на 1 м .

Зелёный лист растения в нормальном состоянии поглощает до 85 % попадающей на него энергии ФАР. Из остальных 15 % энергии около 7,5 % отражается поверхностью листа и его внутренними клетками и столько же пропускается. Сильнее всего в области ФАР отражается и пропускается листом участок спектра, соответствующий зелёным лучам [12].

Спектральная область поглощения радиации листом или другим биологическим объектом включает ультрафиолетовые, видимые и инфракрасные лучи. Ультрафиолетовые лучи практически полностью

поглощаются первыми слоями клеток покровных тканей. Наиболее длинноволновые из них (λ > 360 нм) частично доходят до хлорофиллоносных клеток мезофилла. Ультрафиолетовые лучи характеризуются самой высокой энергией квантов и высокой фотохимической активностью. С помощью их в животном организме осуществляется биосинтез витамина Э. Эти лучи лучше всего воспринимаются зрительным аппаратом многих насекомых, у растений они оказывают формообразовательный эффект и способствуют синтезу некоторых биологически активных соединений (витаминов, непластидных пигментов).

5.3. Экологическое значение разных участков солнечного спектра

Видимый участок спектра обусловил появление у растительных и животных организмов многих важных приспособлений. У зелёных растений сформировался светопоглотительный пигментный комплекс, с помощью которого осуществляется процесс фотосинтеза, возникла яркая окраска цветов, что способствует привлечению опылителей. Для животных особенно важна роль видимого света, его спектральных участков и плоскости поляризации в пространственной ориентации, в регуляции многих физиолого-биохимйческих процессов.

Инфракрасные, или тепловые, лучи несут основное количество тепловой энергии. Лучше всего поглощается тепловая радиация водой, количество которой в организмах довольно велико. Это приводит к нагреванию всего организма, что имеет особенное значение для холоднокровных животных' (насекомых, рептилий и др.). Для растений важнейшая функция инфракрасных лучей состоит в осуществлении транспирации, с помощью которой из листьев отводится водяными парами излишек тепла, а также создаются условия для вхождения углекислого газа через устьица.

Эффективное использование лучистой энергии растительностью, повышение биологической продуктивности посева осуществляется путем целесообразного увеличения количества и общей площади фотосинтезирующих элементов, что достигается многоэтажным расположением листьев на отдельном растении и ярусным расположением растений в фитоценозе. При этом расположение листьев подчиняется известным закономерностям. Верхние листья расположены почти вертикально, средние - наклонно, а нижние, получающие преимущественно рассеянный свет, - горизонтально, это явление называется листовой мозаикой. Рациональность такой структуры листовых пологов доказана моделированием оптимальной структуры растительного покрова.

Аналогичные закономерности обнаруживаются в пространственном положении элементов кроны и их листового аппарата у растений произрастающих одиночно или небольшими группами. Путём соответствующих агротехнических мероприятий (разные типы обрезки, применение рострегулирующих веществ типа ретардантов) представляется возможность направленно формировать такую архитектонику кроны насаждений плодовых культур в промышленных садах интенсивного типа, которая обеспечивает не только эффективное поглощение лучистой энергии, но и устойчивость дерева к механическим деформациям, вызываемым весом плодов. Эту закономерность называют ярусностью растительности.