Рассада растений: свет и спектр

---

Многие из садоводов-цветоводов, пробовавших выращивать рассаду, сталкивались с таким неприятным явлением, как вытягивание рассады в условиях недостаточной освещенности при посеве ранней весной.
Попробуем разобраться в причинах и попытаемся понять, как его предотвратить.

Ну, а для начала - немного теории.

Из школьного курса физики известно, что знаменитая формула: Каждый Охотник Желает Знать - Где Сидит Фазан описывает очередность расположения в спектре белого цвета семи основных цветов, если перечислять их в обратной последовательности (справа - налево):

---

фиолетовый	синий	голубой	зеленый	желтый	оранжевый	красный
390—440	440—480	480—510	510—575	575—585	585—620	630—770

---

Количественно цвет или спектральная составляющая характеризуется длиной волны, которая измеряется в нанометрах (нм). Белый свет занимает область длин волн от 400 до 800 нм. При этом фиолетовый расположен в левой (короткие волны) части (400 нм), а красный - в правой (длинные волны)части диапазона (800 нм).
В левой части - переход в область ультрафиолетового излучения, в правой - в область инфракрасного (теплового) излучения.
Замечу сразу, что применительно к жизни растений принято красный свет делить на просто красный (660 нм) и дальний красный (730 нм). В чем их разница - об этом чуть ниже. Но это очень важные участки спектра.

Совсем детский вопрос: почему днем свет - белый, а окружающий нас мир - цветной ? Почему какие-то поверхности, предметы, объекты имеют тот или иной цвет?
Ответ прост: если поверхность непрозрачного предмета (частицы, его составляющие) отражает, например, красную часть спектра, а остальные - поглощает, то мы будем видеть ее тоже красной. Аналогично и с другими цветами или их комбинациями.

Представим себе уже достаточно взрослое растущее зеленое растение.
Главные условия его жизни: солнце, воздух и вода (плюс минеральное питание из почвы). Солнечный свет - источник энергии, диоксид углерода (углекислый газ) воздуха - источник углерода (главного строительного материала) и вода - источник кислорода, входящего в ее состав (на молекулярном уровне).
И все эти три жизненные силы объединены процессом фотосинтеза, при котором происходит образование органических веществ (углеводов) благодаря энергии света при участии фотосинтезирующего пигмента - хлорофилла.
Днем, на свету вода разделяется на кислород и водород и запасается энергия. Ночью, в темноте углекислый газ соединяется благодаря запасенной энергии с водородом, и образуются молекулы углеводов.
Заметим, что выделяющимся в результате световой фазы фотосинтеза кислородом дышит все живое на Земле.

Как же влияет на фотосинтез спектральный состав солнечного или иного света ?
Давайте вспомним - почему лист растения зеленый? Правильно, именно потому, что его поверхность отражает (а значит - не поглощает) зеленый свет. А это свойство объясняется именно присутствием в зеленом листе пигмента хлорофилла. И поглощает хлорофилл свет (а значит и энергию) из красной и синей областей спектра дневного света.
Отсюда вывод применительно к фотосинтезу: желто-зеленая составляющая дневного света практически бесполезна для роста и жизни растения, а нужен ему - красный и синий свет.

Но давайте все же не забывать, что все сказанное про фотосинтез относится к взрослому (или достаточно подросшему) растению. А нас интересуют особенно первые дни или даже часы жизни растения, прорастающего из семени.

И оказывается, что здесь есть свои законы, возможно даже более сложные, чем процессы фотосинтеза. Который не происходит по той простой причине, что в проростке пока еще нет хлорофилла, без которого фотосинтез, а значит, рост и сама жизнь растения - невозможны. Как же разорвать этот порочный круг ?
И тут появляется новое понятие - фотоморфогенез.

Фотоморфогенез - это процессы, происходящие в растении под влиянием света различного спектрального состава и интенсивности. В них свет выступает не как первичный источник энергии, а как сигнальное средство, регулирующее процессы роста и развития растения. Можно провести некую аналогию с уличным светофором, автоматически регулирующим дорожное движение. Только для управления природа выбрала не "красный - желтый -зеленый", а другой набор цветов: "синий - красный - дальний красный".

И первое проявление фотоморфогенеза возникает в момент прорастания семени.
Про строение семени и особенности прорастания я уже рассказывал в статье про рассаду . Но там были опущены подробности, связанные с сигнальным действием света.Восполним же этот пробел.

Итак, семя проснулось от спячки и начало прорастать, находясь при этом под слоем почвогрунта, т.е в темноте. Замечу сразу, что мелкие семена, посеянные поверхностно и не присыпанные ничем, тоже прорастают в темноте ночью.
Кстати, по моим наблюдениям, вообще вся раасада, стоящая в светлом месте, прорастает ночью и увидеть массовые всходы можно утром.
Но вернемся к нашему несчастному проклюнувшемуся семени. Проблема заключается в том, что даже появившись на поверхность почвы, росток об этом не знает и продолжает активно расти, тянуться к свету, к жизни, пока не получит специального сигнала: стоп, можно дальше не спешить, ты уже на свободе и будешь жить. (Мне кажется, люди не сами придумали красный стоп-сигнал для водителей, а украли его у природы...:-).
И такой синал он получает не от воздуха, не от влаги, не от механического воздействия, а от кратковременного светового излучения, содержащего красную часть спектра .
А до получения такого сигнала проросток находится в так называемом этиолированном состоянии. В котором он имеет бледный вид и крючковатую согбенную форму. Крючок - это вышедший наружу эпикотиль или гипокотиль, нужный для защиты почечки (точки роста) при продирании через тернии к звездам, и он сохранится, если рост продолжится в темноте и растение будет оставаться в этом этиолированном состоянии.

Для вывода растения из такого состояния достаточно ежедневного кратковременного освещения продолжительностью от 5 до 10 минут.

Почему это происходит - еще немного теории. Оказывается, кроме хлорофилла, в любом растении есть еще один замечательный пигмент, имеющий название - фитохром. (Пигмент - это белок, имеющий избирательную чувствительность к определенному участку спектра белого света).
Особенность фитохрома заключается в том, что он может принимать две формы с разными свойствами под воздействием красного света (660 нм) и дальнего красного света (730 нм), т.е. он обладает способностью к фотопревращению. Причем поочередное кратковременное освещение тем или другим красным светом аналогично манипулированию любым выключателем, имеющим положение "ВКЛ-ВЫКЛ", т.е. всегда сохраняется результат последнего воздействия.
Это свойство фитохрома обеспечивает слежение за временем суток (утро-вечер), управляя периодичностью жизнедеятельности растения. Более того, светолюбивость или теневыносливость того или иного растения также зависит от особенностей имеющихся в нем фитохромов. И, наконец, самое главное - цветением растений также управляет... фитохром! Но об этом - в следующий раз.

А пока вернемся все же к нашему проростку (ну почему ему так не везет...) Фитохром, в отличие от хлорофилла, есть не только в листьях, но и в семени. Участие фитохрома в процессе прорастания семян для некоторых видов растений таково: просто красный свет стимулирует процессы прорастания семян, а дальний красный - подавляет прорастание семян. (Возможно, что именно поэтому семена и прорастают ночью). Хотя, это и не является закономерностью для всех растений. Но в любом случае, красный спект более полезен (он стимулирует), чем дальний красный, который подавляет активность жизненных процессов.

Но предположим, что нашему семечку повезло и оно проросло, появившись на поверхности в этиолированном виде. Теперь достаточно кратковременного освещения проростка, чтобы запустить процесс деэтиоляции: скорость роста стебля снижается, крючок распрямляется, начинается синтез хлорофилла, семядоли начинают зеленеть.
И все это, благодаря красному свету. В солнечном дневном свете обычных красных лучей больше, чем дальних красных, поэтому днем высока активность растения, а ночью оно переходит в неактивную форму.

Как же различить эти два близких участка спектра "на глаз" для источника искуственного освещения ? Если вспомнить, что красный участок граничит с инфракрасным, т.е. тепловым излучением, то можно предположить, что чем теплее "на ощупь" излучение, тем больше в нем инфракрасных лучей, а значит и дальнего красного света. Подставьте руку под обычную лампочку накаливания или под люминесцентную лампу дневного света - и почувствуете разницу.

Ну вот, с красным светом немного разобрались. А теперь вернемся к нашим баранам, точнее - фазанам из знаменитой формулы, которые олицетворяют собой фиолетово-синюю область спектра. И попытаемся разобраться, как же влияет на жизнь проростка синий свет. Заметим, что желто-зеленая часть спектра практически никак не влияет: ни холодно от него - ни жарко.

Итак, синий свет - чем же он хорош или плох. На самом деле - синий цвет играет также важную роль в жизни растений, благодаря другому пигменту - криптохрому, который реагирует на синий свет в диапазоне от 400 до 500 нм.
Для взрослых растений синий цвет, в частности, регулирует ширину устьиц листьев, управляет движением листьев за солнцем, угнетает рост стеблей.

Применительно к прорастающему растению очень важна роль синего света в сдерживании роста стебля и гипокотиля, т.е. в ограничении "вытягивания" рассады. Синий свет также угнетает прорастание семян.
Кроме того, синий свет управляет изгибом проростка и стебля: со стороны источника синего света рост клеток тормозится, поэтому стебль изгибается в сторону источника света. Наверное, все наблюдали рассаду, согнутую в сторону окна - это из-за синего света. Название этого явления - фототропизм.
Синий свет (а к нему можно отнести и ультра-фиолетовую часть спектра) стимулирует деление клеток, но тормозит их растяжение. Кстати, именно поэтому для альпийских растений, растущих на высокогорных лугах с большим процентом ультрафиолета, характерна розеточная, низкорослая форма. А при недостатке синего света (например, в загущенных посадках или под стеклом) растения вытягиваются.

Можно ли из всего сказанного выше сделать какие-то практические выводы применительно к выращиванию рассады ? Давайте попробуем.

При этом нас будет интересовать выращивание рассады ранней весной в квартире в условиях короткого светового дня, требующего применения источников искусственного освещения. Здесь рассаду поджидает много неприятностей, связанных с особенностями освещения, поэтому вмешательство человека и его правильное поведение чрезвычайно важны. Гораздо проще дело обстоит в более поздее время года и в условиях открытого воздуха (в саду) - там регулирующую роль берет на себя солнце.

Первый вопрос - где лучше проращивать рассаду: на свету или в темноте ?

• На свету, на подоконнике.
  Положительная сторона - сразу же после прорастания проростки гарантированно получат дозу света, тот самый сигнал, который выведет их из состояния прорастания. Отрицательная сторона - возможно тормозящее, угнетающее воздействие красных и синих лучей на прорастание семян.
• В темноте или закрытом от света месте.
  Положительная сторона - больше шансов на прорастание, т.к. исключено угнетающее действие света.
  Отрицательная сторона - если вовремя не отреагировать на появившиеся всходы, то велика вероятность получения вытянутой рассады.

Из практических соображений первый вариант более предпочтителен в тех случаях, когда не всегда есть возможность регулярного контроля за состоянием рассады.
Но мне кажется, что возможен еще и компромиссный, хотя и менее удобный вариант: днем плошки с посеянными семенами держать в темном месте, а на ночь выставлять их на подоконник к свету. Тогда и волки сыты будут и овцы - целы... Семена ночью прорастут, а утром - солнышко вот оно.
Ну и самый экзотический вариант (когда погода пасмурная или окна северные)- утром, обнаружив проростки, в течениие 10 минут светить на них достаточно ярким белым светом с помощью какого-либо светильника.

Второй вопрос - чем подсвечивать взошедшую, уже растущую рассаду ?
При выборе светильника в первую очередь нужно обращать внимание на его спектральную характеристику. При этом яркость и мощность решающего значения не имеют.
К сожалению, информация о спектре большинства бытовых светильников отсутствует, поскольку не входит категорию нормируемых параметров. А приводимая иногда в рекламе информация с трудом поддается проверке из-за сложности спектральных измерений, к тому же требующих специальных измерительных приборов.
Замечу, что речь не идет о специальных профессиональных светильниках, а лишь только о бытовой осветительной продукции.

Тем не менее, минимальная информация качественного характера общеизвестна и из ее анализа можно сделать какие-то предположения.
Обычные лампы накаливания не годятся, т.к. в их спектре много желтого и инфракрасного излучения, но мало синего света.
Более удачно применение люминесцентных светильников дневного света, спектр свечения которых более равномерен и не содержит инфракрасных (тепловых) лучей.
И хотя в нем есть какая-то доля излучения желто-зеленой части спектра, но она, хотя и не дает пользы, но и вреда особого не приносит, т.к. хлорофилл просто-напросто отражает этот свет. В то же время присутствие синей составляющей в их излучении будет способствовать торможению роста стеблей, тем самым препятствуя вытягиванию рассады.
Естественно, любые искусственные светильники разумно использовать только в вечерние и ранне-утренние часы, днем лучше пользоваться естественным освещением от окна.

И в заключение - немного собственного опыта (совсем свежего).
В этом году появилось желание сдвинуть посевную кампанию на месяц-полтора в более раннюю сторону (январь-февраль) с тем, чтобы освободить апрель для аналогичной деятельности в саду в открытом грунте.
Сказано - сделано. И в середине-конце января с интервалом в неделю было засеяно семенами некоторое количество плошек. Ну, а дальше события развивались по сценарию, описанному выше. Единственной проблемой было только то обстоятельство, что эту вот статью я тогда еще не успел прочитать, по той простой причине, что еще не написал ее. Поэтому все делалось практически вслепую.
И тем не менее сейчас (в начале апреля) на подоконнике днем, и на столе под лампой - вечером красуется примерно 20-30 плошек с неплохо выглядящей цветочной рассадой. А шесть штучек пеларгоний (по UNWINS'овской терминологии - гераней) чернолистных уже стоят распикированными в горшочки и уже с фигурными листьями (правда, пока еще не черными).

Но оставим хвастовство и вернемся к лампе. Это просто настольная лампа дневного света, по всей видимости - люминесцентная, но бездроссельная, а потому - совершенно бесшумная. Куплена в обычном магазине, торгующем бытовыми светильниками.
Лампа имеет массивное основание, на котором крепится кронштейн со светильником. Светильник - прямоугольной (овальной) формы, лампа - U-образная трубка люминесцентная. У кронштейна очень много степеней свободы, поэтому светильник леко и просто премещается в пространстве и принимает лбое положение. Освещает достаточно равномерно и без подогрева площадь примерно в половину квадратного метра. Прошлой весной такой одной лампы хватило, чтобы вырастить с добрую сотню видов растений рассадой. Ну а в межсезонье ее можно использовать по прямому назначению.
В частности, для экрана компьютера нужен полумрак, а при работе с бумажными текстами очень помогает такая настольная лампа, в том числе и для написания статьи про неё саму.

Да, чуть было не забыл расшифровать странный подзаголовок этой статьи.

Каждый Охотник Желает Знать - Где Сидит Фазан ? - на этот, казалось бы, риторический вопрос можно дать важный для садовода ответ:
Каждый Фазан Сидит там, Где Зеленеет Овес.
Из которого следует, что Красный, Фиолетовый и Синий цвета очень нужны растениям, а Зеленый и Оранжевый - практически бесполезны...:-)