Справочная книга по светотехнике - Айзенберг Ю.Б.
Скачать (прямая ссылка):
17.4. ОБЛУЧАТЕЛЬНЫЕ СВЕТОТЕХНИЧЕСКИЕ УСТАНОВКИ ФОТОБИОЛОГИЧЕСКОГО ДЕЙСТВИЯ
Облучательные установки фотобиологнческого действия предназначены для воздействия на биологические системы различной сложности, начиная от микроорганизмов и кончая человеческим организмом. Фотобиоло-гнческне реакции независимо от того, в каком объекте они протекают, разделяются на две группы: функцио-нально-физнологнческие и деструктнвно-моднфицирую-щие [17.32]. К первой группе относят энергетические (например, фотосинтез), информационные (иапрнмер, фотопериодизм) и биосинтетические (например, биосинтез хлорофилла), ко второй — летальные, мутагенные и патофизиологические реакции. При функционально-физиологических фотобиологических реакциях (установки для светокультуры растений, терапевтического действия излучения н т. п.) образуются (накапливаются) продукты, необходимые для выполнения ряда естественных
§ 17.4)
Установки фотобиологического действия
443
Облучательные светотехнические установки фотобиалогического действия
Рис. 17.12. Виды облучательных светотехнических установок фотобиологического действия.
функций клетки или организма. При деструктивно-мо-дифицирующих фотореакциях свет не является естественным участником нормальных метаболических процессов: он повреждает готовые молекулы, побуждая нх к различным превращениям, как правило, не свойственным нормальному состоянию. Указанные фотобиоло-гические реакции находят применение в установках обеззараживания, стерилизации и т. п.
С точки зреиня приемника излучения установки разделяются на облучательные установки для растений (в частности, светокультуры растений), установки для животных н микроорганизмов н для человека (рнс.
17.12).
17.4.1. ОБЛУЧАТЕЛЬНЫЕ УСТАНОВКИ ДЛЯ РАСТЕНИЯ
Фотосинтез является наиболее распространенной в природе фотобиологической реакцией [17.33—17.38]. При фотосинтезе световая энергия трансформируется в химическую энергию органических молекул растений и микроорганизмов путем восстановления углекислого газа до углеводов, причем в большинстве случаев источником водорода прн синтезе органических молекул служит вода:
ftv
СО, -f- На0-ЧСН20) Н" О**
Выделяющийся в результате фотолиза воды кислород — основной, если не единственный фактор формообразования земной атмосферы и поддержания в ней кислородного баланса. Фотосинтез начинается с поглощения кванта света специализированными хромофорами, которые можно подразделить на три основные группы: хлорофяллы, каротиноиды н фикобилииы. Комбинации пигментов в различных растениях и простейших организмах весьма различны. Однако во всех случаях обязательно присутствие хлорофилла а (илн бактерио-хлорофилла) — основного пигмента фотосиитезирующе-го организма, через который реализуется первичное фотохимическое действие света.
Облучательные установки (см. табл. 17.9) для высших растений применяются в оранжереях и тепличных комбинатах, при ускоренном выведении новых сортов сельскохозяйственных культур и размножении ценного посевного материала в селекционных центрах страны, а также при теоретических исследованиях в области физиологии растений, биофизики, геиетнки. Особенно важное значение имеет светокультура растений для промышленных районов Севера и Восточной Сибирн.
В условиях светокультуры энергия ОИ является действенным фактором, оказывающим влияние на рост и развитие растений. Наиболее важны трн основные характеристики излучения: спектральный состав, облу-
Таблица 179
Виды фитоустановок, сооружений Области применения энергии ОИ в растениеводстве
Теплицы н другие производственные сооружения Фотосинтез растений (дополнительное облучение) Фотопериодизм растений (регулирование продолжительности светового дня) Облучение растений при отсутствии естественного света Облучение одноклеточных водорослей
Фитотроны, селек* цнониые камеры, стеллажи и другие исследовательские установки Селекционно-генетические нсследова» ННЯ Физиологические исследования Фитопатологические исследования Исследования фотомутагенеза Фоторегуляцня метаболизма грнбоа Облучение культуры ткакей растений
Специальные уста* иовкн Облучение семян, плодов Облучение растений в замкнутых экологических системах
ченность и продолжительность суточного облучения (фотопериод) •.
Излучение в спектральном диапазоне 400—700 нм играет наиболее важную роль для растений. Это излучение получило название фотосинтетически активной радиации (ФАР). В области ФАР расположены спектры поглощения большинства пигментов—фоторецепторов растительной клетки. Одновременно с энергетическим действием иа растение (фотосинтезом) излучение ФАР и прилегающих областей оказывает влияние иа жизнедеятельность растений через реакции, в принципе от фотосинтеза не зависящие, но определяющие как продуктивность (общую или хозяйственно полезную), так и пищевое качество растительной продукции [17.35]. Вызываемые ОИ процессы в растениях: фототропязм,
т. е. индуцированное светом движение части биологического объекта (растения); фотоморфогенез, т. е. регуляторное влияние света на рост и развитие растений, прорастание семян, рост стебля, клеточное дыхание; фотопериодизм, т. е. ритмичное изменение разнообразных морфологических, биохимических и физиологических свойств и функций организмов под влиянием чередования и длительности световых и темиовых интервалов, а также фотосинтетические реакции таких агентов основных процессов фотосинтеза, как хлорофвлл, каро-тииоиды и т. п. Все эти процессы имеют свои характерные спектры действия, уровни облучения и т. п. [17.35].
