Светоимпульсная стимуляция растений. - Шахов А.А.
Скачать (прямая ссылка):
нии фотоионизации этих аминокислот в растворах (Фесенко, Кулаков, 1909 ). При этом отмечено важное, на наш взгляд, об-
\
стоятельство, касающееся условий, необходимых для протекания фотореакции по двухквантовому механизму. На основании того, что в жесткой среде (например, в борном стекле) фотоионизация ряда ароматических соединений протекает по двухквантовому механизму при комнатной температуре, авторы предполагают, что основным фактором, определяющим механизм фотореакции, является микровязкость среды, от которой зависит время релаксации молекул матрицы. Если оно меньше времени жизни синглетного возбужденного состояния ароматической молекулы, то диполи растворителя успеют принять конфигурацию, благоприятствующую переносу электрона, и процесс, будет одноквантовым. Если время релаксации диполей среды больше времени жизни синглетного состояния, процесс будет двухквантовым, Следовательно, реактивность синглетного и триплетного возбужденных состояний в реакциях отрыва электрона существенно зависит от релаксационных характеристик матрицы.
Эажность релаксации в фотохимических реакциях, иницируе-мых серией фотоимпульсов, мы учитывали ранее при анализе действия светоимпульсного облучения (Шахов, 1967). На вязкость среды для образования и сохранения фотоиндуцированных неспаренных электронов обращено внимание в нашей с Н*И.Бид-зиля статье (см. в этом сборнике). Там отмечено, что с физико-химической точки зрения семена следует рассматривать как твердые образования или как образования высокой вязкости. Учитывая сказанное выше об условиях, необходимых для двухквантового механизма, можно полагать, что в семенах как раз имеются условия для протекания двухфотонных фотореакций.
?
Образование тркплетных молекул хлорофилла доказано (см.Гури-нович и др., 1968). На примере растворов хлорофилла в цикло-гексане методом импульсного фотовозбуждения показано, что различная вероятность перехода в триплетное состояние связана с разной степенью димеризации молекул хлорофилла (Усачева и др., 1969 ).
Вообще для ряда случаев установлено, что молекулы сенсибилизаторов, поглощая последовательно два фотона, возбуждаются в высокие триплетные состояния, не достигая состояния ионизации (Рыльков, Холмогоров, 1989 )* При изучении двухквантовой ионизации и депротонизации ароматических аменов в твердых растворах при 77°К найдено, что скорость накопления катионов пропорциональна квадрату интенсивности света и процесс протекает по двухквантовому механизму. По такому же механизму, но при комнатной температуре проходит фотосенси-билизированное образование макрорадикалов в полиэтилене (Качан и др., 1969 ). Двухквантовый механизм образования продук-
та с полосой поглощения у 686 нм отмечен лля Mg -этиопор^ фирина в триплетном состоянии (Умрихин, Грибова, 1969 ).Наконец, упомянем о применении двухквантовых фотосенсибили-зйрованных реакций к исследованию Т-Т-поглощения органических молекул, чтобы подчеркнуть, что наличие двухквантовых фотопроцессов является доказанным и начинает занимать видное место в современной фотохимии.
Таким образом, в анализе преобразования световой энергии в импульсном режиме следует исходить из представления, что вь время светоимпульсного облучения при высокой плотности энергии импульсов в фхугоактивных молекулах растительных клеток могут происходить двухквантовые фотопроцессы. Двухквантовое возбуждение, периодически повторяющееся в течение цикла светоимпульсного облучения, должно приводить к изменению свойств возбужденных молекул: их электронного строения, реакционной способности, скорости фотохимических реакций. В изменении этих свойств световыми импульсами следует искать механизм первичного фотоимпульсного двухквантового процесса. Отсюда должны быть пути к экспериментальному решению поставленного ранее (Шахов, 1967 ) вопроса: какова
судьба импульсного фотовозбуждения и возможно ли при действии ИКСС участие триплетных долгоживущих состояний в миг w': рации энергии?
Интересно, что лазерное излучение, которое отличается,как v известно, весьма высокой плотностью энергии, по-видимому, вызывает триплетное возбужденное состояние каротиноидов в
хлоропластах ( Mathis, G al m i с h е , 19 6 7).
Если при облучении растений лучистым потоком повышенной (ИКСС) и высокой (лазерное излучение) плотности энергии в фотовозбужденных молекулах протекают двухквантовые процессы, то облученные растения должны отличаться большей про-» дуктивцостью фотосинтеза. Независимо от отсутствия еще пол-ного знания механизма светоимпульсного эффекта представляетесь довольно реальным гелиотехнический путь повышения продукт давности растениеводства (Шахов, 1970).
После изложенного становится понятным более высокая эффективность лазерного излучения. Показано ( Karlander,
Krauss, 1968), что освещение лазером по сравнению с бе-
лым светом более эффективно для роста хлореллы: при 25°-на 20%, при 30° - на 100%. Для фотосинтеза также на 20-30% более эффективен лазерный свет. Авторы предполагают, что когерентность света способствует более эффективному его использованию клетками, Начатые исследования (Инюшин, 1970 ) по влиянию лазерного света на растения должны дать ответ на вопрос о механизме действия лазерного излучения.
