Свет как экологический фактор

Свет имеет важнейшее физиологическое значение в жизни зеленых растений, так как только на свету возможен процесс фотосинтеза.

Все наземные растения земного шара ежегодно образуют в процессе фотосинтеза около 450 млрд. т органического вещества, т. е. примерно по 180 т в расчете на каждого жителя Земли.

Различные местообитания на Земле имеют разную освещенность. От низких географических широт к высоким возрастает продолжительность дня в течение вегетационного периода. Значительные различия в условиях освещения наблюдаются между нижними и верхними поясами гор. Своеобразный световой климат создается в лесу, причем различно затенение, созданное кронами деревьев или густым высоким травостоем. Под пологом высоких растений свет не только ослабевает, но и меняет свой спектр. В лесу он имеет два максимума — в красных и зеленых лучах.

В водной среде затененность зелено-голубая, и растения водные, как и лесные, являются теневыми растениями. Убывание силы света в воде с глубиной может идти в разном темпе, что зависит от степени прозрачности воды. Изменение состава света отражается на распределении групп водорослей, имеющих различную окраску. Ближе к поверхности растут зеленые водоросли, глубже — бурые, на больших глубинах — красные.

Свет малой интенсивности может проникать в почву, поэтому здесь возможна жизнь зеленых растений. Например, на влажных песчаных морских побережьях и пустошах можно найти сине-зеленые водоросли на глубине нескольких миллиметров от поверхности.

Разные растения неодинаково реагируют на изменение осве­щенности. У теневых растений фотосинтез активно протекает при малой интенсивности света, а дальнейшее повышение освещен­ности не усиливает его. У светолюбивых растений максимальный фотосинтез наблюдается при полной освещенности. Световые растения при недостатке света развивают слабую механическую ткань, поэтому стебли у них вытягиваются за счет увеличения длины междоузлий и полегают.

Освещенность влияет на анатомическое строение листьев. Све­товые листья толще и грубее теневых. Они имеют более толстую кутикулу, более толстостенную кожицу, хорошо развитые механи­ческие и проводящие ткани. Хлоропластов в клетках световых листьев больше, чем теневых, но они мельче и имеют более светлую окраску. Устьиц у световых листьев на единицу поверхности больше, чем у теневых. Больше и суммарная длина жилок.

Интенсивность дыхания намного меньше у теневых листьев, чем у световых.

По отношению к свету различают три группы растений:

1) светолюбивые (гелиофиты¹), живущие только на хорошо освещенных местах (растения тундр, пустынь, степей, безлесных горных вершин);

2) теневыносливые (факультативные гелиофиты), которые могут жить при полном освещении, но хорошо переносят и некото­рое затенение (многие луговые растения);

3) тенелюбивые (сциофиты²), которые обитают только в зате­ненных местах (копытень европейский, кислица и многие другие лесные растения).

¹ От греч. гелиос — солнце.

² От греч. скиа — тень.

Потребность в свете в течение жизни растения все время меняется. Молодые растения переносят большее затенение, нежели взрослые. Для цветения требуется более сильное освещение, чем для роста. Для прорастания семян многим растениям свет не обязателен, некоторые семена прорастают только в темноте.

Отношение различных растений к продолжительности дня и периодичности солнечного освещения, так называемому фотопериодизму, неодинаково. В связи с этим различают две группы растений:

1) растения длинного дня, живущие в условиях, когда день заметно длиннее ночи (растения высоких широт и высокогорий);

2) растения короткого дня (день примерно равен ночи), растущие в тропиках и субтропиках, а также ранневесенние и поздне-осенние растения умеренного климата.

Если растение короткого дня (например, просо) выращивается в условиях длинного дня, оно не цветет и не плодоносит. То же происходит с растениями длинного дня, растущими в условиях короткого дня (например, ячмень). В первом случае это объясняется тем, что за длинный день в листьях растений накапливается такое значительное количество продуктов ассимиляции, что они в течение короткой ночи не успевают переместиться в другие надземные части растения и весь последующий процесс ассимиляции заметно замедляется. Во втором случае растение длинного дня не успевает за короткий день накопить необходимое для генеративного развития количество продуктов ассимиляции.