Как Low-E стекло влияет на растения

Оконный консалтинг

Ru 16.09.21
Image Description

Багато хто вважає, що за вікном з низькоемісійним склом рослини не отримують необхідного для їх розвитку сонячного випромінювання.  Досить часто такі питання надходять не тільки від кінцевих споживачів, але і від менеджерів салонів з продажу вікон. Тому «Віконний Консалтинг» вирішив розібратися з цим питанням з наукової точки зору. 

 

Всім відомо, що для життя рослин потрібне сонячне світло.  Навіщо?  Без сонячного світла не може здійснюватися фотосинтез.  Яке світло потрібне для фотосинтезу?  Свого часу, доктор ботаніки , академік Тімірязєв довів, що джерелом енергії для фотосинтезу служать переважно червоні промені спектру, на що вказує спектр активності фотобіологічних процесів, де найбільш інтенсивна смуга поглинання спостерігається в червоній, і менше - в синьо-фіолетовій частині (рис.1).

На графіку видно "провал" в області зеленої частини спектра (500-600) нм, пік в синьо-фіолетовій (400-500) нм і жовто-червоній (600-750) нм області.  Причому, в процесі формоутворення або "врожайності" синьо-зелена складова частина сонячної радіації не бере.  Забігаючи вперед, можна сказати, що цей факт використовується в сучасному тепличному господарстві в повній мірі, за допомогою застосування в якості додаткового джерела освітлення натрієвих ламп високого тиску (типу Reflux 600), що мають в спектрі свого випускання підйом в області 550-700нм.

Як же впливає на фотосинтез спектральний склад сонячного чи іншого світу?

Давайте згадаємо - чому лист рослини зелений?  Правильно, саме тому, що його поверхня відбиває (а значить - не поглинає) зелене світло.  Ця властивість пояснюється присутністю в зеленому листі пігменту хлорофілу.  І поглинає хлорофіл світло (а значить і енергію) з червоної (660 нм) і синьої (445 нм) областей спектру денного світла.

Звідси висновок стосовно фотосинтезу: жовто-зелена складова денного світла практично марна для зростання і життя рослини, а потрібен йому - червоне і синє світло. Але давайте все ж не забувати, що все раніше сказане про фотосинтез відноситься до дорослої (або досить дорослої)  рослини, а не до насіння (розсади).

Життя насіння визначається законами фотоморфогенеза.  Фотоморфогенез - це процеси, що відбуваються в рослині під впливом світла різного спектрального складу і інтенсивності.  У цих процесах світло виступає не як первинне джерело енергії, а як сигнальний засіб, що регулює процеси росту і розвитку насіння.  Можна провести певну аналогію з вуличним світлофором, автоматично регулюючим дорожній рух.  Тільки для управління природа вибрала не "червоний - жовтий - зелений", а інший набір кольорів: "синій - червоний - дальній червоний".

Перший прояв фотоморфогенеза виникає в момент проростання насіння.

І виявляється, що в житті насіння є свої закони, можливо навіть більш складні, ніж процеси фотосинтезу дорослої рослини.  У насіння (паростку) поки ще немає хлорофілу, без якого фотосинтез, а отже, зростання і саме життя рослини - неможливі.

Отже, насіння прокинулося від сплячки і почало проростати, перебуваючи при цьому під шаром ґрунту, тобто  в темряві.  Насіння, посіяні поверхнево і не присипані нічим, теж проростають в темряві вночі.  З'явившись на поверхню ґрунту, паросток про це ще не знає і продовжує активно зростати, тягнутися до світла, до життя, поки не отримає спеціального сигналу стоп (червоне світло з довжиною хвилі - 660 нм), можна далі не поспішати, ти вже на свободі і  будеш жити.  Здається, люди не самі придумали червоний стоп-сигнал для водіїв, а запозичили його у природи.

Чому це відбувається - ще трохи теорії.

Виявляється, крім хлорофілу, в будь-якому рослині є ще один чудовий пігмент - фітохром.  (Пігмент - це білок, який має виборчу чутливість до певної ділянки спектра білого світла).  Особливість фітохрому полягає в тому, що він може приймати дві форми з різними властивостями під впливом червоного світла (660 нм) і далекого червоного світла (730 нм), тобто  він має здатність до фотоперетворення.  Причому почергове короткочасне освітлення тих чи інших червоним світлом аналогічно маніпулюванню будь-яким вимикачем, що має положення "ВКЛ-ВИКЛ", тобто  завжди зберігається результат останнього впливу.  Ця властивість фітохрому забезпечує стеження за часом доби (ранок-вечір), керуючи періодичністю життєдіяльності рослини.  Більш того, світлолюбність або тіньовитривалість тієї чи іншого рослини також залежить від особливостей наявних в ньому фітохромів.

Фітохром, на відміну від хлорофілу, є не тільки в листі, але і в насінні.  Участь фітохрому в процесі проростання насіння для деяких видів рослин таке: просто червоне світло стимулює процеси проростання насіння, а дальній червоний - пригнічує проростання насіння.  (Можливо, що саме тому насіння і проростають вночі).  Хоча, це і не є закономірністю для всіх рослин.  Але в будь-якому випадку, червоний спектр більш корисний (він стимулює), ніж далекий червоний, який пригнічує активність життєвих процесів рослини.

Ну ось, з червоним світлом трохи розібралися.  А як же впливає на життя паростка синє світло?  Зауважимо, що жовто-зелена частина спектра практично ніяк не впливає: ні холодно від нього - ні жарко.

Отже, синє світло - чому ж він добрий чи поганий.  Насправді - синій колір грає також важливу роль в житті рослин, завдяки іншому пігменту - кріптохрому, який реагує на синє світло в діапазоні від 400 до 500 нм.  Для дорослих рослин синій колір, зокрема, регулює ширину продиху листя, управляє рухом листя за сонцем, пригнічує ріст стебла.  Стосовно до рослини, яка проростає, дуже важлива роль синього світла в стримуванні зростання стебла і в обмеженні "витягування" розсади.  Крім того, синє світло управляє вигином проростка і стебла: стебло згинається в бік джерела світла.  Напевно, всі спостерігали розсаду, зігнуту в сторону вікна - це через синє світло.  Називається це явище - фототропізм.

Синє світло (а до нього можна віднести і деяку частину ультрафіолетового спектра) стимулює поділ клітин, але гальмує їх подовження.  До речі, саме тому для альпійських рослин, що ростуть на високогірних лугах з великим відсотком ультрафіолету, характерна розеткова, низькоросла форма.  А при нестачі синього світла (наприклад, в загущених посадках або під склом) рослини витягуються.


Як впливає на рослини ультрафіолетова частина сонячного спектра?


Повернемося знову до теорії.  Ультрафіолетовий діапазон хвиль буває "далеким" 100-200 нм (нам до нього справи немає, це "світло" поглинається молекулами кисню у верхніх шарах атмосфери і поверхні землі не досягає) і "ближнім" 200-380 нм, який умовно ділять на 3 частини  .

УФА - "корисний", з довжиною хвилі від 320 нм до звичного "фіолетового" (він починається з 380 нм).  Ультрафіолетове випромінювання з цією довжиною хвилі найглибше проникає в тканини тварин і рослин.  У людини, наприклад, воно бере участь в створенні вітаміну D, деякі види ящірок його взагалі бачать, очима, не кажучи вже про те, що УФА стимулює деякі види рептилій під час шлюбного періоду.

УФB - (280-320) нм - діапазон середнього ультрафіолету.  Він викликає не тільки передчасне старіння шкіри людини і уповільнює вегетативний ріст більшості рослин, але і нестихаючі суперечки про свій вплив на біосферу.  Завдяки УФВ європейці отримують золотисто-коричневий колір шкіри під час літніх відпусток.  Чим ближче до кордону з УФС (280 нм), тим більш смертоносні промені.  Якщо ми втратимо озоновий шар, до слова сказати, то цілком відчуємо на собі дотик УФВ, оскільки озон поглинає сонячну радіацію саме цієї ділянки.  І, нарешті, УФС - "жорсткий" ультрафіолет з довжиною хвилі від 200 до 280 нм.  Є думка, що на деяких стадіях розвитку життя на Землі, УФС вельми активно брав участь в створенні ДНК, тому що спектр поглинання нуклеїнових кислот має пік в області 254 нм.  Продемонструємо це на малюнку.  Як видно з малюнка, з УФС пов'язано не тільки початок життя на Землі, але і при деяких умовах, її кінець.  В діапазоні УФС, а саме 254 нм випромінюють стерилізатори - ртутні ультрафіолетові лампи низького тиску, що застосовуються тільки в медицині.

Про це докладніше.

Для того, щоб вбити, наприклад, дизентерійну паличку потрібно доза ультрафіолетового опромінювання в 8,8 мДж / см, що приблизно рівнозначно 4-х хвилинному кип'ятінню, а, припустимо, елементарний грибок "червоного опіку" Stagonospora, що вражає деякі види кімнатних рослин, потрібно  близько 1,5 мДж / см, що за "кухонною" шкалою дорівнюватиме приблизно одній хвилині при температурі 70 градусів за Цельсієм. Таким чином, ультрафіолетове опромінення може допомогти рослині впоратися з деякими шкідниками, що вбивають його.

Так що ж випливає з такого тривалого екскурсу в шкільний курс біології?

Шкодить чи не шкодить застосування І-скла (сонцезахисних і низькоемісійних Low-E) рослинам всередині приміщень?

1. Всі дослідження вчених-біологів показали, що основними зовнішніми факторами, що впливають на ріст і розвиток рослини, є: світло (його інтенсивність і частота), температура повітря, концентрація СО2 в повітрі, вода, родючість ґрунту, речовини, що забруднюють атмосферу, застосування хімічних препаратів, комахи і хвороби.

2. Який вплив робить скло на розвиток рослин?  Якщо вирощувати рослину за звичайним склом, як це робиться в теплицях, необхідно контролювати червону частину спектру (660 нм.).  Ви хочете контролювати врожайність або «здоров'я» рослин, тоді застосовуйте додаткові джерела освітлення, як це роблять в теплицях.  Цікаво, що у більшості рослин світлове насичення фотосинтезу досягається при 25% або 50% інтенсивності сонячного освітлення.

3. Дослідження показали, що звичайне скло не пропускає ультрафіолетове випромінювання сонця в діапазоні УФB - (280-320) нм, а випромінювання в діапазоні УФС - (200 - 280) нм не досягає поверхні землі.  Ніхто ще не зміг «засмагнути» перебуваючи за склом звичайного вікна.  Скло пропускає тільки невелику частину близького до фіолетової частини спектра «корисного» ультрафіолетового випромінювання (УФА). 


Цього випромінювання досить для «вицвітання» фарби на обробці всередині приміщення.  Інший «користі» цей діапазон сонячного ультрафіолету не приносить.  Необхідно провести бактерицидне очищення приміщення - використовуйте ультрафіолетові стерилізатори, як це роблять в медичних установах.

 

4. Застосування низкоемісійного І-скла або сонцезахисного скла зменшує частку потрапляння в приміщення ультрафіолетового (УФА) і теплового (інфрачервоного) випромінювання влітку і скорочує втрати тепла взимку.  На зростання і врожайність рослин такі види  скла впливають тільки опосередковано, через температуру.  Якщо біля вікна, де зазвичай розташовують кімнатні рослини, буде холодно або жарко, як це має місце біля вікна зі звичайними, а не тепловідбивним склом, то надія на інтенсивність фотосинтезу і здоров'я рослини різко знижується.  На малюнку наведено графік залежності інтенсивності фотосинтезу від температури навколишнього середовища.  Температура 25 ° С, згідно з графіком, оптимальна для рослин.  Безумовно, у кожного конкретного виду існують свої температурні переваги.  Проте, дана величина, нехай середньостатистична, але факт.

5. І-скло допоможе зберегти тепловий комфорт в приміщенні і збереже Вам яскравість фарб всередині приміщення.

6. Світлопропускання І-скла в необхідному для рослин спектрі сонячного випромінювання, а саме, на довжинах хвиль 445 нм і 660 нм таке ж, як і у звичайного скла, і на розвиток рослин І-скло має такий же вплив, як і звичайне прозоре  скло.

Таким чином, чутки про те, що І-скло, мультифункційне скло, сонцезахисне скло та триплекс заважають розвитку кімнатних рослин, можна спокійно відправляти в енциклопедію людських помилок.

Проект «Віконний Консалтинг» висловлює подяку компанії Guardian та керівнику технічного відділу ТОВ «Гардіан Скло Сервісис» Максиму Фролову за надання матеріалів для цієї статті.

Керівник проекту «Віконний Консалтинг» 

Кесслер О.І.

Статьи

Оконнаятематика.

Будь в курсе