Перейти к содержимому

Open

Фотография

Фито-прожекторы / светильники

фотосинтез растения

  • Авторизуйтесь для ответа в теме
Сообщений в теме: 25

#21 noname )

noname )

    Новичок

  • Пользователи
  • Pip
  • Cообщений: 46

Отправлено 13 Октябрь 2014 - 04:24

Спасибо :)

 

Ребята, можно вопрос, а кто вообще что читал по световому режиму фотосинтетиков?

 

Спрашиваю потому, что сейчас вот осваиваю советские работы... 70-х и 50-х (!) годов - расписано столько всего... В связи с отсутствием профильного биологического образования и малой эрудицией для меня лично это просто открытие америки. Причем не Колумбом, а индейцами.

В который раз потрясает фундаментальность Советской науки. Особенно старой школы. У них были такие ограниченные технические возможности, но как они работали..! В рамках возможного эти Специалисты исследовали вопросы от и до. И речь какая - ясно, четко, нормальным русским языком, понятным для любого неуча, вроде меня, излагаются все открытые закономерности. Нет даже намека на "синдром вороны" - англицистско-латинизированную наукообразную заумь, за которой как правило скрывается скудоумие. Люди хотели научить, а не самоутвердиться. Восторг.

 

В общем, даже не в моногорафии, а просто в учебном пособии Лемана за 76 год "Курс светокультуры растений" для студентов сельхозинститутов для меня оказалось много весьма и весьма любопытного. В то время некоторых вещей еще не знали, но похоже, что их не знают и сегодня - по пресловутому фотоморфогенезу, например.

Однако там, по крайней мере, объяснен один точно известный механизм явления - взаимоисключающее влияние двух соседних спектральных составляющих: темно-красных и дальне-красных лучей (соответствующие пики поглощения - 660 и 730 нм) на регуляторный фотоактивный белок фитохром. Воздействие фотонов двух этих спектров попеременно переводит белок из одной формы в другую с двумя противоположными пиками поглощения. Красные лучи активируют молекулу, переводя ее в форму, поглащающую дальнекрасные лучи, а дальнекрасные лучи, соответственно, переводят белок в форму, поглощающую красные лучи.

 

Две формы регулятора противоположным образом влияют на прорастание семян и развитие в первые дни жизни, на рост осевых частей взрослого растения, образование листьев и синтез фотопигментов и ряд других процессов. Соответственно, в связи с изменением относительной доли более короткого и более длинного излучения в падающей радиации в зависимости от высоты стояния Солнца над горизонтом меняется концентрация двух форм фитохрома и складывается биоритм развития фотосинтетика, связанный с сезонным и суточным циклами. Поэтому, собственно, в природе растение не удлиняется, как анорексичный гулливер, склонившийся под собственной тяжестью, и семена не начинают рост в холодные дни слишком ранней весны - сезонные доли красного и дальне-красного спектров различны и в нормальных популяциях на них есть тонкая настройка.

 

И это правда, что дальнекрасное излучение "подготавливает растение к активной жизни на рассвете", т. к. более интенсивные при низком солнце дальне-красные лучи 730 нм создают в тканях предварительный "предрассветный" запас белка-регулятора, активного в последующую фазу усиления более коротковолнового темно-красного излучения 660 нм, при котором происходит пиковый фотозинтез за счет хлорофилла А. И результаты этого "сверх-фотосинтеза" "активная" форма фитохрома, запасенная в предшествующие часы, разрешает направлять на рост. Какой изящный и тонкий механизм! И это только то, что нашлось...

 

Именно отсюда растут лапы рекламного пения про "волшебный диод 730 нм" на небезысвестном забугорном сайте с жадным владельцем. Но последний предпочел умолчать о молекулярным механизмах, сделав упор на фразы про "утреннее здоровье вашего цветочка" и про "срочную необходимость покупки такого диода всеми-всеми" (наглядное проявление начала процессов глобальной интеллектуальной депривации плебса и концентрации реальных знаний в руках ограниченного круга, хех...).

 

В общем, читаем наши труды дальше...

 

P.S. и еще - касательно противоположной части: уже в 70-е были получены данные, что длинные УФ лучи (от 400 до 360 нм) поглощаются тканями листа на 92-98%! Можете вообразить, какое влияние они оказывают на весь метаболизм наземного фотосинтетика, если степень поглощения этой зоны ультрафиолета превышает ВЕСЬ видимый спектр, кроме пиков 440 и 660 нм?!

 

И кстати, это важно для "моряков" - как я понял, ваши любимцы растут под ультрафиолетом А, интенсивность которого составляет 95% от экватиориального атмосферного вплоть до глубины 2 м, если не глубже...

 

Конкретика под воображением есть, но описывать ее очень долго. УФ влияет на все стркутуры клетки, и прежде всего на НЕфотосинтезирующие белки, и резко меняет количество и физиологию хлоропластов. Конкретный результат: интенсивность фотосинтеза, исчисленная по объемам поглощения СО2 возрастает в точке светонасыщения В ПЯТЬ РАЗ при облучении волнами 345-465 нм по сравнению с контролем, когда УФ не применяется. Более прагматический аспект теории света - бешенные урожаи зерновых в горных долинах, где доза ультрафиолета в разы выше показателей низин.

 

Блин, я не знаю, смогу ли я хоть как-то все это законспектировать и системно изложить, а не выбрасывать на форум отдельными восклицаниями... В любом случае, это долго. Но я рад, что это сообщество меня корректно пнуло, и я стал читать. Спасибо )


  • Abelavin это нравится

#22 noname )

noname )

    Новичок

  • Пользователи
  • Pip
  • Cообщений: 46

Отправлено 13 Октябрь 2014 - 12:47

Что нашлоооооось!!!!!!!!!! Еще один выплеск ))) но это реально феерия. Я лично не знал. Никогда не встречал ни единого упоминания, хотя довольно много читаю на тему, и, соответственно, вообразить себе такие эффекты и их потенциал не мог.

 

Информация значение для любого, у кого есть личный сад и желание заниматься древесными породами, а не только комнатным цветоводством. Суть в последнем абзаце этого сообщения, выделенном жирным шрифтом перед иллюстрацией. Все остальное - предваряющая лирика.

 

 

Итак, существует ряд ситуаций, когда люди хотят посадить на дачном участке, во дворе городского дома, ну или просто в лесу (для повышения его систематического разнообразия и продуктивности) некое определенное дерево. В большинстве случаев предпочтение отдается выдающимся видам, имеющим либо высокую ценность с точки зрения своей красоты, либо значительную плодовую продуктивность, либо историко-культурное значение, либо все вместе. Классический пример - дуб черешчатый. Дерево, овеянное древнейшими легендами, олицетворение надежности, силы и стати. А также изобильнейший источник корма для жителей леса от медведя до сойки. Вдобавок, по уверениям разных экстрасенсов, мощнейший энергетический донор и тотемный защитник (хотя с этим осторожно: дуб - существо непростое).

 

С посевным материалам проблем нет, нашли желудь, закопали, ждем. Через пару месяцев пророс. И вот дальше начинается обычная для всех красивых/интересных деревьев песня: в условиях умеренного пояса России, в частности, в Подмосковье, срок роста дуба в высоту составляет 1,5 месяца в год! Для дерева с суточным приростом в десяток микрон мы получаем результат 5-10 сантиметров за целый год. Темпы прироста увеличиваются после возраста в 10-15 лет, однако в первые годы жизни дубок может прибавлять и по 1-2 см, а не по 10 см в высоту за год.... Вот у меня в этом году трехлетний сеянец дуба вырос аж на целых 14 миллиметров. Это весь годовой прирост. С кедрами, самыми драгоценными деревьями России, ситуация еще хуже, они растут в 2-3 раза медленнее дуба...

С кленами, пусть не "драгоценными", но феерически красивыми - то же самое. Причем чем красивее вид клена, тем медленнее эта зараза растет. Самое красивое лиственное дерево третьего порядка нашей страны - ложнозибольдов клен - в первые лет 10 вырастает на те же 1,5 см за год...

 

В период за пределами полутора месяцев роста в высоту такие деревья в умеренной зоне занимаются тем, что накапливают пластические вещества для роста следующего года. Визуально это выражается в том, что они тупо стоят на месте практически весь вегетационный сезон.

 

Теперь прикиньте, в каком возрасте вам нужно посадить семя, чтобы иметь возможность до собственной смерти увидеть хоть молодое, но уже дерево, а не тонкий хлыстик с тремя листочками?

 

И вот что выяснилось из опытов по выращиванию древесных сеянцев под фито-прожекторами различных типов: проростки всех древесных пород умеренного пояса реагируют на искусственное освещение не меньше, чем редиска или левкой. Более того, их требования иные, и они гораздо "круче" для светокультуры: из-за того, что деревья адаптированы в первые 10-20 лет жизни бороться за свет со взрослыми соседями по лесу, их сеянцам требуется для успешного, полноценного развития раз в пять меньше света, чем тыквам с огурцами, и в 10 раз меньше, чем помидорам и гладиолусам.

И молодые деревца гораздо жестче сражаются за каждый лишний фотон, который могут уловить. Это не пионы, и не кукуруза, капризно кривящие губы из-за того, что интенсивность света на 0,5% ниже, чем им нравится, или длина волны на пол-нанометра не такая, как им сегодня захотелось. Из всех древесных пород, которые можно посадить в наших садах, только сеянцам лиственницы для нормального развития требуется освещенность, сравнимая с требованиями трав - 1/5 от полной солнечной, т.е. ~20 тысяч люкс. Это объяснимо, т. к. лиственница живет на открытых просторах тундры, а не в лесу.

Все остальные деревья на стадии проростка и детского растения полностью, без скидок, удовлетворяются интенсивностью света люминисцентных ламп "теплого дневного спектра" от 12 000 люкс для березы (второе по светолюбивости дерево России) до 5 000 люкс для дуба и 1 000 люкс (!) для тисса и самшита.

 

Так вот, что оказалось еще более интересным - деревья, в отличие от травянистых культур, фантастически хорошо отзываются на переезбыток красного, дальне-красного и инфракрасного спектров. Более того, они - единственные, кто вообще может жить и расти под лампами накаливания. И не просто расти - в этом свете  деревья показывают приросты, в два раза обгоняющие естественные, под солнцем! (если я правильно помню, лампы накаливания 90% энергии излучают в ИК-диапазоне, а из оставшихся 10% 7/8 приходится на красно-оранжевые и дальне-красные лучи). И при таком спектральном составе интенсивность облучения для сеянцев деревьев возможно снизить в два раза по сравнению с дневным спектром! В частности, для дуба оказывается достаточным уже облучение ЛН в 2000 люкс. Это меньше, чем для светокультуры орхидей тропического леса, которые растут в вечной тени!

 

Но самое фееричное в другом - в режиме круглосуточного освещения со средней или высокой интенсивностью и подавляющей долей длинноволнового излучения. Он не просто допустим для древесных растений, в отличие от большинства травянистых. - Он позволяет "обмануть" биоритмы дерева и приводит к совершенно диким результатам: при таком режиме у молодого деревца умеренного пояса полностью нарушается годовое распределение фаз роста в высоту, накопления пластиков и покоя. Во первых, оно никогда не сбрасывает листья и не вступает в фазу зимнего сна. Вообще. А во вторых - ритм жизни дерева ускоряется на порядок... - т.е. реально, при освещении лампой накаливания 24 часа в сутки можно заставить сеянец дуба за один год прожить 10-13 лет развития...

 

Вот итог.

Сеянец дуба за 6 мес круглосуточного освещения ЛН vs. природник.JPG

(Справа для сравнения приведен горшок с растением-природником за тот же срок вегетации под естественным светом)

 

Растение в течение года поочередно вступает в фазы покоя и быстрого роста, аналогичные годовому циклу рост(1,5 мес)-накопление (1,5 мес)-сон(9 мес). Но ритм их чередования ускоряется в 10-13 раз и смещается относительная продолжительность.

Ритм роста сеянца дуба под облучением ЛН 24 часа в сутки.JPG

 

В природе такие эффекты наблюдаются в высокогорных лесах южной зоны, где вопреки короткой продолжительности дня за светлые часы деревья получают гигантские дозы ультрафиолетового облучения и интенсивный синий свет. - Высокая энергетическая насыщенность обеих частей спектра в горах приводит к тому, что биоритмы сеянцев деревьев нарушаются схожим образом и годовые приросты могут в несколько раз превышать норму на северных равнинах.

 

А теперь можно только представить себе, какие перспективы открываются с полноспектральным СИД-светильником с гибким контроллером для управления светом.... Который на порядок экономичнее ламп накаливания сам по себе, а с оптикой превосходит их по светопотоку я вообще не представляю во сколько раз.


  • DNK и Abelavin это нравится

#23 DNK

DNK

    Продвинутый пользователь

  • Brandname
  • PipPipPip
  • Cообщений: 20 059
  • Меня зовут:Дмитрий

Отправлено 13 Октябрь 2014 - 12:54

Очень интересно, спасибо.



#24 DNK

DNK

    Продвинутый пользователь

  • Brandname
  • PipPipPip
  • Cообщений: 20 059
  • Меня зовут:Дмитрий

Отправлено 14 Октябрь 2014 - 12:22

Докладываю новости.
 
1. У TSLC есть светодиоды с необходимой нам длиной волны 720-750нм. Это пока предварительные партии, но нам продадут если что :)
Даташит вот: 
Прикрепленный файл  TSLC C3535X-FNx1preliminary datasheet V0.3.pdf   1,25МБ   819 скачиваний
2. Немного просветился насчет рынка этих диодов. Количество излучения у тех диодов, что уже есть у TSLC - лежит в пределах 400-560мВт. У китайских диодов в корпусах типа K2, то есть таком, как на сайте у Милада, количество излучения значительно, до 2 раз, меньше.
 
Пока предварительно вырисовывается такая картинка:
1.       Белый свет. Думаю что все же холодный белый. Кол-во излучения 9Вт, 2 диода 4х.
2.       Фиолетовый 400-430нм, 4.5Вт, один диод 3х (реально он 4х кристальный, но футпринт небольшой).
3.       Синий около 445нм – 9Вт, два диода 4х.
4.       Голубой – только для закрытия дырки в белых, 1Вт, один диод.
5.       Оранжевый широкоспектральный около 591нм, 1,5Вт, два диода.
6.       Глубокий красный около 660нм, 12Вт, 18 диодов.
7.       Дальний красный около 730нм, 3Вт, 6 диодов.
 
Итого получаем излучения по максимуму около 40Вт. Это очень много даже для конструктива Vega 100. Однако по тепловому пакету пролезаем – в Вегах применено много решений, которых пока нет нигде.
 
Скоре всего больше светодоидов не полезет физически, если есть желание иметь оптику более-менее узкую.  То есть для того чтобы прибавить одну часть спектра, придется убавлять другую, при этом не забываем что квант здесь – диод. То есть нельзя сделать синих 5 ватт, можно сделать или 4.5 или 9 или 13.5 и так далее. При этом относительные физические размеры диодов я также указал – например для установки одного синего надо будет убрать 4 других.
 
В общем, предлагаю всем заинтересованным лицами подумать над вышеуказанным набором.



#25 noname )

noname )

    Новичок

  • Пользователи
  • Pip
  • Cообщений: 46

Отправлено 14 Октябрь 2014 - 12:43

Докладываю новости.
 
1. У TSLC есть светодиоды с необходимой нам длиной волны 720-750нм. Это пока предварительные партии, но нам продадут если что :)
Даташит вот: 
attachicon.gifTSLC C3535X-FNx1preliminary datasheet V0.3.pdf
 

КРУТО !!!!!!!!!!!!!

 

 
.....

В общем, предлагаю всем заинтересованным лицами подумать над вышеуказанным набором.

 

Хорошее предложение, можно я тоже чуть позже мыслю выложу?\

Постараюсь что-нибудь скомпилировать по спектрам солнцестояния (два есть) и поглощения живыми наземными фотосинтетиками, чтобы была опора для разработки комплекса диодов на будущее. Но это только через несколько дней - уезжаю сейчас. Графики реалистичные, но, к сожалению, грубого разрешения. Если не сумею пошагово разложить - понадобиться помощь умных в компьютерах людей...



#26 DNK

DNK

    Продвинутый пользователь

  • Brandname
  • PipPipPip
  • Cообщений: 20 059
  • Меня зовут:Дмитрий

Отправлено 14 Октябрь 2014 - 13:09

Оцифровать графики можно легко. Программ пригодных для этого - масса. Если надо могу дать ту, которой пользуемся мы.






Количество пользователей, читающих эту тему: 2

0 пользователей, 2 гостей, 0 анонимных