Светоимпульсная стимуляция растений. - Шахов А.А.
Скачать (прямая ссылка):
мы в этой статье обсудим главным образом данные об электронно-возбужденных состояниях, о действии фотоимпульсов на фотосинтетический аппарат и выскажем некоторые соображения
о возможных фотоконформационных изменениях, связанных с механизмом запасания световой энергии.
Исследования по светоимпульсной стимуляции растений показывают, что световые нефотосинтетические реакции в семенах, пыльце и клубнях являются источником не только повышения урожайности, но и наследственной изменчивости растений. Это указывает на то, что использование солнечной энергии растениями возможно не только через фотосинтез* Поэтому приобретает большой интерес вопрос о возможности запасания световой энергии нефотосинтезирующими органами растений. Однако в какой форме происходит такое запасание еще неизвестно.
Растительный объект, облученный фотоимпульсами, отличается от необлученного более высоким уровнем потенциальной энергии, которая в данном случае определяется запасенной солнечной энергией. Отсюда вопрос об энергетической величине светоимпульсного эффекта должен решаться не столько дозой световой энергии, направленной на объект концентратором,скольг-ко величиной поглощенной и запасенной световой энергии. В зависимости от энергии световых импульсов и времени их действия светоимпульсный эффект может быть разным и в какой-то степени служить отражением использованной световой энергии. Вопрос о возможности запасания световой энергии нефото-синтетическими органами представляется одним из принципиальных вопросов всей проблемы светоимпульсной стимуляции растений.
Большая плотность энергии во время импульса, широта спектра и сама имлульсность концентрированного солнечного света обусловливают широту охвата возбуждаемых фоторецепторов и высокую плотность возбужденных состояний. В этом специфичность светоимпульсного облучения и его действия на растительные объекты. Изменением интенсивности и спектрального состава ИКСС достигаются разные уровни плотности возбужденных состояний.
Наличие в,разных нефотосинтетцческих органах различных фоторецепторов (фитохром, госсигтол, меланины, антоцианы, светочувствительные белки и Т.Д.) выдвигает вопрос нефотосинтети-ческого использования световой энергии до уровня актуальной проблемы современной биологии.
Надо полагать, что при различии метаболизма в листе, семени, клубне или пыльце судьба и последействие поглощенных фотонов отличаются. Отсюда механизм светоимпульсной стимуляции в чем-то на отдельных этапах неодинаков и применительно к отдельным органам должны быть выявлены особенности
этого механизма. Такое положение не исключает, а еще более подчеркивает важность поиска общего первичного физико-химического механизма, лежащего в основе светоимпульсной стимуляции растений. На основе познания этого механизма должна быть создана гипотеза или теория светоимпульсного эффекта.
Чтобы выявить специфичность импульсной модуляции концентрированного (сфокусированного) света, необходимо сравнить действие эквивалентного количества энергии концентрированного и естественного непрерывного солнечного излучения.
В силу быстрого повреждения растительного объекта при непрерывном облучении концентрированным солнечным светом или при длительных световых импульсах, по-видимому, радиобиологический закон суммарных доз неприменим к светопмпульг сному облучению. Согласно этому закону, малые дозы УФ или ионизирующей радиации, действующие продолжительный период времени, вызывают такое же конечное изменение в биологических системах, как и большие дозы, действующие короткие промежутки времени. Сравнение действия непрерывного и импульсного УФ-излучения на белок показало, что при изменении интенсивности света даже на пять, порядков соблюдается закон взаимозаменяемости интенсивности и длительности облучения: эффект зависел только от суммарной дозы УФ-радиации ( Не Caren et ah? 195 2)» Вместе с тем установлено, что прерывистое УФ-облучение обладает более выраженным биологическим действием, чем непрерывное (Горкин и др., 1966 ).
Ранее мы отмечали, что, по-видимому, светоимпульсное облучение биологических объектов не является процессом аддитивным , т.е. получаемым путем сложения энергии импульсов. Другими словами, при массированном многократном действии фотоимпульсов биологический эффект не определяется равенством энергии светоимпульсного излучения сумме энергий составляющих его импульсов.
При изучении фотостимуляции одиночных миэлиновых волокон лягушки обращено внимание на то, что действие коротких импульсов света не подчиняется закону аддитивности (Людков-ская, 1962). Интересно, что импульсное облучение ионизирующей радиацией твердого тела (полупроводниковых прибопов) вызывает появление некоторых новых эффектов, практически полностью отсутствующих при длительном непрерывном облучении (Вавилов, Ухин, 1969 ).
Таким образом, для выявления особенностей светоимпульсного эффекта надо изучить приложимость закона аддитивности к светоимпульсному облучению биологических объектов.
Возбужденные состояния, двухквантовое поглощение и
