Измерение радиации и освещённости
В климатологии величина общей радиации обычно измеряется актинометрами. Для целей экологии этого недостаточно. Обычные актинометры представляют собой два термометра, помещенные рядом в один футляр, но резервуар одного из них выкрашен в черный цвет, а другого - в светлый. По разности температур с помощью переводных таблиц определяют радиацию в калориях на единицу площади в единицу времени. Л. А. Иванов применил так называемый «фитоактинометр», который тоже имеет два термометра, но в одном из них чистый (прозрачный) толуол, а в другом раствор хлорофилла в толуоле, который поглощает фотосинтетически активную радиацию. «Зеленый» термометр, нагревается сильнее, чем прозрачный, и разница в пока¬заниях термометров пропорциональна поглощенной хлорофиллом энергии; по переводной таблице определяют радиацию в калориях на единицу поверхности в единицу времени. Для количественного выражения различий в освещенности раньше пользовались приемами, основанными главным образом на скорости почернения фотобумаги. Этим методом много работал австрийский ученый Визнер. Но данным методом можно исследовать фактически лишь ультрафиолетовую часть радиации, к которой чувствительна фотобумага. В последнее время пользуются люксметрами, воспринимающей свет частью которых являются селеновые фотоэлементы. Шкала прибора показывает значения освещенности в люксах (лк). Датчик люксметра (селеновый фотоэлемент) имеет пределы измерений от 380 до 710 нм с максимумом чувствительности при 550 нм. Соотношение между освещенностью в люксах и ФАР (энергетический эквивалент люкса), по расчетам Ю. Л. Цельникер (1969), следующее (при высоте Солнца 40 - 500): 1 лк = 5,7 х 10−6 кал х см−2 х мин−1 (в границах длин волн 380 - 710 нм). Такой эквивалент позволяет устранить искажающее влияние избирательной чувствительности люксметра на результаты измерений. Величина эквивалента сильно усреднена и может значительно меняться при различных условиях. Однако при работе с люксметром надо учитывать и ошибки измерений, которые зависят от высоты солнца и температуры. Кроме того, чувствительность люксметра снижается при высоких интенсивностях света (ошибка может достигать 12%).
Свет и жизненные функции растения: свет и рост
Всходы ели в еловом лесу, как правило, гибнут из-за недостатка света, так как в растении не накапливаются органические вещества, а запас пластических веществ в семенах слишком мал. Света несколько больше под пологом березы, но лучше всего сеянцы ели развиваются на вырубках, где достаточно света и отсутствует корневая конкуренция. Значительная освещенность ингибирует вытягивание междоузлий, что влияет на размеры растущего побега у многих древесных пород рост в высоту почти не меняется при интенсивности света 50 - 90% от полной освещенности. Однако в случае меньшей освещенности растения бывают низкорослыми. Ю.Л. Цельникер (1968) отмечал, что уменьшение освещенности влияет на интенсивность фотосинтеза, а это приводит, в свою очередь, к снижению прироста у разных пород по-разному, а у теневыносливых растений в наименьшей степени. Так, прирост не наблюдается (т. е. баланс органических веществ равен нулю) у березы и осины при интенсивности света 4,5% у клена, дуба и ясеня 3,0 %, у каштана конского и липы – при 2%. При крайних затенениях (менее 0,5%) у многих древесных пород уже отмечаются заметные явления этиолированности, особенно у растений, имевших к моменту падения освещенности достаточный для вытягивания побегов запас питательных веществ в семенах или в органах запаса (клубни). Если же такого запаса не было, то у растений явления этиоляции не развиваются или же они гибнут от недостатка света. Влияние света на рост (как стимулирующее, так и через фотосинтез) во многом определяет успех в конкуренции за свет между растениями в фитоценозе. Это особенно заметно в темном тропическом лесу, где деревья, вытягиваясь, выносят свои кроны выше затеняющего их полога. Наконец, рост довольно тесно связан с фотопериодизмом, о чем будет сказано ниже.