Фотосинтез С3 и С4 растений механизмы и регуляция - Эдвардс Дж.
Скачать (прямая ссылка):
3.6. Интенсивность света
Количество энергии, поглощаемой листом, зависит не только от «качества» падающего света, но и от его интенсивности. Если рассматривать свет как волну, то «качество» света будет
Рис, 3.4. Определение интенсивности света в свечах. Если стандартную свечу поместить в центр сферы радиусом 1 фут, то плотность потока, падающего на ее внутреннюю поверхность, составит 1 лм'фут-2, что равно одной фут-свече. При радиусе в 1 м поток будет равен 1 ЛМ'М_2= 1 м-свече=1 лк = = МО-4 фот.
определяться расстоянием между двумя последовательными максимумами К, а интенсивность — амплитудой волны. Если же считать свет потоком частиц, то энергия падающего света будет определяться энергией каждой частицы (фотона или кванта) и количеством частиц, падающих на поверхность листа (разд.
3.2).
Человеческий глаз'—очень эффективный инструмент при сравнении низких освещенностей, но он очень плохо определяет абсолютную интенсивность света в отсутствие стандартных образцов, которые он мог бы •использовать для сравнения. Это связано с тем,что для защиты сетчатки от яркого света радужная оболочка, действуя как ирисовая диафрагма, суживает зрачок, и мозг очень приблизительно, основываясь на опыте, может оценить, сколько света поступает в глаз в этих условиях. Вероятно по этой причине мы бываем очень удивлены, впервые узнав,, что в хорошо освещенной комнате интенсивность света может быть в 50 раз ниже полной интенсивности солнечного света.
Вначале силу света определяли, сравнивая данный источник с так называемой «стандартной свечой» (рис. 3.4). Такая свеча испускает световой поток в 4я лм (4я — телесный угол). Если такую свечу поместить в центре сферы радиусом 1 фут, то плотность потока, падающего на ее внутреннюю поверхность, т. е. освещенность, будет равна 1 люмену на 1 фут2 (1 лм-фут-2) или 1 фут-свече. Если радиус сферы увеличить до 1 м, освещенность уменьшится до 1 лм-м"2 [или 1 метр-свеча, имеющая также специальное название «люкс» (сокращенно лк)]. Так как поток уменьшается пропорционально квадрату расстояния от .источника света и 1 м = 3,2808 фут, то 1 фут-свеча = 3,2808s лк = =10,8 лк.
3.7. Солнечный свет и свеча
Измерение интенсивности света в метр-овечах (или люксах) полезно для повседневного пользования, но недостаточно точно при определении потребляемой энергии, поскольку другие источники света (не свеча) испускают свет с другим спектральным составом. Учитывая все это, мы можем произвести приблизительные расчеты. Плотность потока солнечного света у поверхности моря (прямой солнечный свет в полдень и рассеянный синий свет неба) эквивалентна примерно 10 ООО фут-свечам. Для солнечного света (включая ультрафиолетовое и инфракрасное излучение) 1 фут-свеча соответствует примерно 100 эрг-•см-2-с-1. Так как на видимую часть спектра, т. е. на область фотосинтетичесни активной радиации (ФАР; см. табл. 3.1), приходится лишь 50% полной энергии солнечного излучения, то для ФАР 1 фут-свеча соответствует примерно 50 эрг-см-2 •с-1
Рис. 3.5. Фотосинтетически активная радиация (заштриховано) в общем спектре солнечного света.
(рис. 3.5). Это позволяет нам оценить интенсивность ФАР, падающей на 1 м2 поверхности Земли при полном солнечном свете:
1 фут-свеча = 50 эрг • см~2 • с-1 = 50 -104 эрг • м"а • с-1,
и, так как в полном солнечном свете 104 фут-авечей, это соответствует 50-108 эрг-м^-с-1. Разделив эту величину на 107, чтобы перевести эрги в джоули, получим
50-10 = 500 Дж-м-2-с'1 = 500 Вт-мЛ (3.8)
Солнечный свет в том виде, как он воспринимается глазом ¦человека, представляет собой смесь света всех цветов радуги, •т. е. света с длинами волн от 400 до 700 нм, однако максимальная- интенсивность приходится на зеленый свет (примерно ¦575 нм), что близко к максимуму светочувствительности глаза „(примерно 550 нм). Энергия фотона при 575 им равна 3,5--10~12 эрг [см. уравнение (3,4)], так что если 10 000 фут-свечей приблизительно эквивалентны 5 • 109 эрг-м~2-с-1, то число фотонов в ФАР примерно равно Я -1П®
з,1~ГЬ'-1г -М-Ю21 фотон.м-».с-‘. (3.9)
\ I /
rtgz*,—:—г->-'
Средняя годовая облученность для Англии составляет около 100 Вт-м-2.
Как мы видели, моль квантов часто оказывается более удобной единицей, чем одиночный квант, или фотон. Так,
Таким образом, интенсивность ФАР (400—700 нм) равна примерно 2200 мкмоль квантов (или микроэйнштейнов) на 1 мг в 1с. Характеристики различных параметров ФАР можно получить с помощью различных приборов.
а. Путем фотометрических измерений определяют световой поток на единицу площади, или освещенность, в данном случае составляющую 10 000 фут-свечей.
б. При радиометрических измерениях можно определить поток излучения, или облученность, равную 500 Вт-м-2.
в. Цри измерении по числу квантов (например, с помощью датчика, чувствительного в области 400—700 нм) можно определить поверхностную плотность потока квантов, в данном случае равную 2300 мкмоль-м~2-с-1.
