Светоимпульсная стимуляция растений. - Шахов А.А.
Скачать (прямая ссылка):
импульсного облучения. Мы обращаем на это специальное внимание, так как применение световых импульсов (правда, не солнечного, а электрического света и не массированного облучения, а чаще всего одиночных импульсов) осуществлялось разными исследователями задолго до нас. Но в их опытах интервалы между импульсами были темповыми. В результате в литературе под импульсным освещением понимаются очень короткие вспышки света с более длительными интервалами темноты. При чередовании кратковременных периодов света и темноты облучение является перемежающимся и не обладает той эффективностью, какой отличается облучение ИКСС*
В наших исследованиях под светоимпульсным облучением растений понимается прерывистое действие концентрированного солнечного или электрического света, сфокусированного на растительный объект. Светоимпульсное облучение, как сказано, производится дополнительно к естественному солнечному освещению* Облучаемым объектом могут быть целое растение или проросток, семена, пыльца, клубни, цветки, метелки, колосья, черенки и т.д. За время облучения, обычно составляющего в сумме несколько минут действия световых импульсов, биологический объект облучается относительно большим интегральным потоком лучистой энергии повышенной плотности.
Фотобиофизические и фотобиохимические процессы, вызванные в растениях или на поверхности растительного объекта светоимпульсным облучением, не завершаются одновременно с окончанием облучения; они продолжаются, ослабляясь или усиливаясь, разное время в зависимости от органа растения и его физио-лого-биохимической активности.
Изучением действия прерывания света на фотосинтез занимались ранее, как известно, Браун, Эскомб, Рихтер, Варбург,
»
Эмерсон и др. Но они исследовали эффект перемежающегося электрического света, прерываемого вращающимся диском. 20 лет назад был введен флеш-фотолиз, основанный на применении очень ярких вспышек импульсных ламп при разряде конденсатора. Известно, сколь полезным для понимания процессов фотосинтеза оказался флеш-фотолиз в исследованиях Витта, Румберга, Коха и советских фотобиохимиков - Чибисова, Корякина, Шахвер-дова и др. Об этих исследованиях сказано ниже.
Прерывистое освещение, а тем более флеш-фотолиз чаще всего применялись как средство кратковременного освещения для изучения возбужденных состояний и других физико-химических реакций фотосинтеза. При сколько-нибудь длительном перемежающемся освещении, т.е. при чередовании кратковременных периодов света и темноты, положительного эффекта на фотосин-
ч, _
тез и запасание световой энергии получено не было. Следовательно, мы приобрели по части применения фотоимпульсов для
повышения продуктивности растений наследие с.негативными результатами, и если бы мы в полной море знали об этом лет 10 назад, то, вероятно, не рискнули бы серьезно заняться светоимпульсным облучением для повышения продуктивности растений. А разгадка в получении отрицательных результатов нашими предшественниками и положительных нами состоит в том, что продолжительное светоимпульсное облучение фотосинтезирующих растений на фоне темноты неэффективно из-за наличия индукционных потерь при переходе от света к темноте* По мнению Е.Рабиновича (1959 ), индукция развивается почти полностью после одноминутного темнового периода и вызывает весьма значительное снижение интенсивности фотосинтеза в первую минуту последующего освещения*
Однако в культуре хлореллы темновые периоды длительностью > 0,02 сек. могут быть, по Рабиновичу, эффективно использованы для фотосинтеза после вспышек, продолжающихся несколько миллисекунд* Названный автор считает, что при определенном коэффициенте прерывистости ( Ejt > 1 ) целесообразно применение прерывистого освещения в опытах с массовой культурой водорослей. Естественно, пишет Рабинович, что с источником света данной интенсивности, например при использовании солнечного света, нельзя ожидать никакой выгоды (по крайней мере на основе современных кинетических представлений) от соотношения Ej^ > 1 , если прерывание освещения достигается простым затемнением через определенные промежутки времени, предположим, с помощью вращающихся дисков. Но если такое же прерывание освещения достигается помещением другой порции водорослей на пути светового пучка, пока первая порция в темноте использует продукты, образовавшиеся за время вспышки, то Ецт> 1 будет означать также Fj^ > 1, т.е, более эффективное использование солнечной энергии, так как теперь эта энергия не будет расходоваться понапрасну на поглощение темповыми заслонками (Рабинович, 1959, стр. 325 ).
Из этих высказываний видно, что светоимпульсное облучение в виде импульсного концентрированного солнечного света, отличающееся высокой эффективностью последействия, представляет новый тип светового воздействия на растения. Его последействие выражается в стимуляции ряда физиологических процессов, в том числе и фотосинтеза, и продуктивности растений. Многочисленные данные, показывающие высокую эффективность светоихмпульсного облучения растений, представлены в статьях сборников "Светоимпульсное облучение растений" (1967 ) и 'Повы:.'1 ение урожайности, концентрированным светом*. Не касаясь ряда теоретических аспектов светоимпульсной стимуляции, рассмотренных ранее (Шахов, 1965, 1967, 1969а,б),
