Анонимайзер | Форум магии | Пасьянс Медичи | Гидропоника | Анархисты | Видео НЛО | Психоделическая музыка | Игры разума

Записи с метками ‘нанометры’

Химико-физические процессы при фотосинтезе

Суббота, 8 сентября 2012

Фотосинтез протекает при всех длинах волн видимого излучения, но особенно интенсивно в интервалах 510-400 нм (сине-фиолетовая область) и 720-610 нм (красно-оранжевая область). На рисунке сопоставлены кривые относительной интенсивности спектрального действия при фотосинтезе (зелёная линия) и относительной интенсивности абсорбции хлорофиллом (синяя линия).
Зависимость фотосинтеза от спектра света

Излучение, которое падает на растение, частью отражается, частью поглощается и частью пропускается растением. Поглощённое излучение проникает во внутренние ткани, к отдельным клеткам. Зелёные растения имеют клетки, содержащие зелёный краситель — хлорофилл, который у высших растений бывает в двух формах («A» и «B»). В клетках хлорофилл не распределяется равномерно, а сосредоточен в так называемых хлоропластах — тельцах размером около 5 микрометров, имеющих форму линзы. И здесь зелёный краситель не распределяется равномерно, а образует мельчайшие крупинки, находящиеся в бесцветной жидкости — клеточном соке, и всё это заключено в оболочку. Количество хлоропластов в отдельных клетках изменяется в зависимости от рода (семейства) растения. Хлорофилльные тельца в действительности являются сложной химической «мастерской», где протекают процессы, которые мы называем фотосинтезом или ассимиляцией. С химической точки зрения фотосинтез — это ряд химических реакций, в результате которых из неорганических веществ образуются органические — сахар (прежде всего глюкоза). Эти реакции протекают в присутствии катализаторов (энзимов) и только при участии видимого излучения. С физической точки зрения хлоропласты превращают энергию излучения в химическую.
(далее…)

Почему кактусы требовательны к искусственному освещению

Суббота, 1 сентября 2012
Гроубокс с лампой ДНаТ

Гроубокс с лампой ДНаТ

Световое излучение является необходимым условием существования зелёных растений. Они снабжены сложным фотосинтетическим аппаратом, при помощи которого могут поглощать энергию светового излучения и превращать её в энергию химических связей органических соединений. Под влиянием света в растениях протекают и такие процессы, как, например, фототропизм, фотоморфогенез, фотопериодизм. Для того чтобы растения могли расти, им требуются вода, углекислый газ, питательные вещества, определённое количество тепла и светового излучения. При исследовании недостаточного или дефектного роста и развития растений в искусственных условиях, имитирующих природные, было установлено, что причиной обычно является недостаток светового излучения нужного спектрального состава, потому что требования отдельных видов растений к влажности, теплу и т. д. обеспечить значительно легче.

Из всего спектра солнечного излучения для фотосинтеза растений реальное значение имеет лишь узкая полоса от 400 до 800 нм, что приблизительно соответствует интервалу длин волн, которые воспринимаются человеческим глазом как видимое излучение — свет. В настоящее время для оценки влияния излучения на растения в литературе по биологии растений используются такие фотометрические понятия, как свет, интенсивность освещения и др. Однако нужно подчеркнуть, что эти понятия вытекают из оценки излучения человеческим глазом, тогда как растения «оценивают» излучение совершенно иным способом.

Шкала соответствия цвета и нанометров
При фотосинтетических процессах в растении потребляются значительные количества излучения, составляющие 60-120 вт/м2, а в случае кактусов и больше (опыт показал, что некоторым видам «не мешает» и 200 вт/м2). Следует напомнить, что здесь речь идёт об энергии воспринимаемого растением излучения, а не о мощности светового источника. Установлено, что растения, освещённые солнцем, поглощают около 85%, энергии падающего светового излучения и 25% падающего инфракрасного излучения. Из этого количества при фотосинтезе потребляется приблизительно 1%, остальные 99% затрачиваются на испарение воды для поддержания теплового равновесия и на различные химические превращения при метаболизме.

Энергия разных участков спектра света

Среда, 2 марта 2011

Свет – это видимая часть солнечного излучения. Каждому цвету соответствует определённая длина волны:

    фиолетовый – 400-440 нм
    синий – 440-490 нм
    голубой – 490-510 нм
    зелёный – 510-565 нм
    жёлтый – 565-595 нм
    оранжевый – 595-620 нм
    красный – 620-760 нм
    Light_spectrum

Каждый цвет несёт определённую энергию (см. определение света). Распределение её в солнечном спектре неравномерно и зависит от высоты стояния солнца над горизонтом (чем выше, тем больше ультрафиолета и синих лучей, чем ниже, тем больше красных). От облачного неба – сильное сокращение коротковолновой области. Сплошная облачность резко изменяет спектральный состав света, создавая для кактусов трудный режим освещения. Для сравнения привожу спектр одной из наших лучших люминесцентных ламп типа ЛДЦ (лампа дневного света с улучшенной цветопередачей; по данным Московского электролампового завода):

нм 380-420 420-440 440-460 460-510 510-560 560-610 610-660 660-760
Световой поток в %% 0,02 0,42 0,56 8,1 45,3 39 8 0,22

Спектр фитолампы Osram Fluora 77 цветности

Спектр фитолампы Osram Fluora 77 цветности


В естественном же свете максимум энергии приходится на длинноволновые лучи (красные) при высоте стояния солнца 15°. В часы близкие к полудню (высота стояния солнца 60-90°), максимум сдвигается в сторону синих лучей. Из таблицы видно, что спектр лампы довольно широк и практически пригоден для светокультуры растений. В спектре есть как синяя область, так и красная. Максимум же приходится на зелёную часть, используемую растением чрезвычайно слабо. Разработка и создание специальных ламп для светокультуры (сдвиг максимума в синюю и красную области) позволила бы резко поднять её значение, т.е. при том же расходе электроэнергии резко увеличить необходимую для растений физиологическую радиацию. К сожалению, наша промышленность этим вопросом пока не занимается. Если проанализировать спектр обычных ламп накаливания, то окажется, что он богат красными и инфракрасными лучами, но чрезвычайно беден синими. Это губительно отражается на растениях, вызывая вытягивание стеблей, листьев и т.д.

Стекло плохо пропускает необходимый ультрафиолет

Среда, 23 февраля 2011
В гроубоксе недостатки качества света перекрываются мощностью

В гроубоксе недостатки качества света перекрываются мощностью

Длина волны ультрафиолетовых лучей, доходящих до земли, в которых растение испытывает потребность, колеблется в пределах 280-400 нм. Обыкновенное оконное стекло сильно задерживает ультрафиолетовые лучи. Это видно из таблицы прохождения ультрафиолетового излучения через оконное стекло толщиной 2 мм (по Леману):

нм 380 360 340 320 300 280 260
Пропускание в %% для стекла 88 82 62 22 2 0 0

Если учесть, что корпус люминесцентной лампы изготовлен из стекла, близкого по составу к оконному, можно прямо сказать, в ультрафиолетовой области спектра излучение весьма незначительно. Линия 365 нм определяется во всех исследуемых лампах. Линия 313 нм заметна только в отдельных образцах (сугубо говоря, люминесцентная лампа излучает ультрафиолет с длиной волны от 365 нм и выше).

Оргстекло пропускает больше ультрафиолета, но, учитывая дефицитность, дороговизну, злоупотреблять им не следует. В настоящее время среди кактусоводов это как повальная эпидемия: если делать колпаки, то непременно из оргстекла. По-моему, при изготовлении уличных теплиц, оргстекло совершенно не обязательно, а для теплиц с люминесцентными лампами, вообще не нужно. Положительное качество оргстекла (не бьётся), может сойти на нет, если учесть, что оно легко царапается и будет пропускать свет значительно хуже. Исследованиями, произведёнными в последнее время, установлено, что оргстекло подвержено старению. После годового облучения резко падает его светопроводимость. Через три года обыкновенное стекло пропускает весь видимый спектр и ультрафиолетовое излучение значительно лучше оргстекла. Полиэтиленовая плёнка пропускает ультрафиолет значительно лучше оконного стекла, но хуже видимую часть спектра, кроме того, она стареет быстрее оргстекла, но она дешёвая, следовательно её можно чаще менять (это следует делать не реже одного раза в год). Оргстекло быстро запыляется вследствие электризации, поэтому протирать его надо сырой тряпкой.

Всё перечисленное необходимо учитывать любителю при выборе материала для тепличек.

Сколько и какого света нужно растениям

Суббота, 12 февраля 2011

Chlorophyll_absorption

    Фотосинтeз

Многочисленными исследованиями установлено, что сухая масса растения на 45% состоит из углерода, который растение получает только из воздуха, но не из почвы. Усвоение растениями углекислоты происходит при участии света, в сложном физиологическом процессе, называемом фотосинтезом. Интенсивность фотосинтеза зависит от многих внешних условий, но, в первую очередь, от света. Наиболее часто интенсивность фотосинтеза соответствует цифрам в пределах от 5 до 25 мг CO2/дм2/час. Кактусы, как медленно растущие растения, имеют низкую интенсивность фотосинтеза (около 3-5 мг CO2/дм2/час).

Если в выборе температурных условий есть определённая ясность (оптимальная температура для кактусов +30-35°С. Длительное время мои экземпляры на точке роста имели 45°С. Если растениям это не вредило, но рост задерживало сильно), то вопрос о световом насыщении нуждается в дополнительных исследованиях. Известно только, что световое насыщение у светолюбивых растений наступает при интенсивности 1/3–1/4, а в некоторых случаях до 1/2 от интенсивности полной солнечной радиации (полуденная освещённость в безоблачный летний день), т.е. увеличение освещённости до полной не даёт увеличения фотосинтеза. Практически это значит, что кактусы растут только весной и осенью, когда имеет место ослабленное солнечное освещение. Сами растения приспосабливаются к внешним условиям. Так, опунция располагает свои стебли параллельно солнечным лучам с целью получить уменьшенную дозу солнечной радиации. Как правило, растения пустынь имеют несколько сниженное содержание хлорофилла. Признаком этому служит бледная окраска. Наиболее интенсивно фотосинтез идёт при красно-оранжевых лучах, слабее при сине-фиолетовых и почти не происходит при зелёном свете.
(далее…)

Результаты японских исследований ДнаТ vs LED

Воскресенье, 12 сентября 2010
В гроубоксах обычно используется ДНаТ, имеющий при мощности от 200Вт пока лучшее соотношение цена/мощность

В гроубоксах обычно используется ДНаТ, имеющий при мощности от 200Вт пока лучшее соотношение цена/мощность

Showa Denko KK, ведущий японский производитель светодиодов, выпустила в продажу новые экспериментальные светодиодные чипы на основе AlGaInP (алюминия галлия индия фосфид), излучающие красный свет с длиной волны 660 нм. Который, как утверждает компания, является оптимальным для ускорения роста растений.

Showa Denko разработала новый светоизлучающий слой и утверждает, что добилась выходной мощности 11 mW при токе 20 mA, что является лучшим в мире показателем для 660-нм светодиодных чипов на сегодняшний день. В последние годы проводились широкие исследования воздействия на рост овощей различных факторов окружающей среды, таких как освещение, температура, влажность, концентрация СО2 и питательных веществ. В Японии освещение на основе светодиодов применяется уже более чем в 30 теплицах. Они обеспечивают стабильность производства независимо от сезона или месторасположения, позволяют собирать несколько урожаев и не нуждаются фунгицидах и инсектицидах, поскольку обеспечивают контролируемую среду.

Было установлено, что красный свет с длиной волны около 660 нм оказывает наибольшее воздействие на эффективность фотосинтеза, что ускоряет рост растений. Люминесцентные, натриевые и обычные красные светодиодные лампы давно применяются в теплицах для выращивания растений. Однако, люминесцентные и натриевые лампы излучают большую часть света в диапазоне отличном от 660 нм, что приводит к значительным потерям энергии и большим издержкам. При использовании обычных светодиодных ламп из-за их малой мощности требуется очень много чипов, что также делает это дорогостоящим. Кроме того, длина волны обычных AlGaInP светодиодных чипов в лучшем случае 650 нм, что существенно отличается от идеальной длины 660 нм.

Помимо разработки нового 660-нм светоизлучающего слоя, Showa Denko сообщает, что была улучшена форма, расположение электродов и исправлены недостатки присущие поверхности чипа. Таким образом, выходная квантовая эффективность светодиодных ламп на основе новых чипов AlGaInP примерно в три раза выше, чем обычных красных светодиодных ламп. По сравнению с обычными красными светодиодными лампами, новые AlGaInP лампы сократили потребление электроэнергии на 70%, при такой же яркости, что привело к снижению затрат на потребление энергии для выращивания растений в теплицах. Сокращено тепловыделение, что также позволяет улучшить условия роста растений.

Несмотря на то, что сегодня ещё мало кто растит под светодиодами из-за их дороговизны, будущее несомненно за ними. :)

Обзор использования в растениеводстве специальных ламп

Воскресенье, 5 сентября 2010
    Ультрафиолет.

Немного теории. Ультрафиолетовый диапазон волн бывает «дальним» 100-200 нм (нам до него дела нет, этот «свет» поглощается молекулами кислорода и поверхности земли не достигает) и «ближним» 200-380 нм, который условно делят на 3 части.

Спектр видимого света

Спектр видимого света

УФ А – «полезный», с длиной волны от 320 нм (по некоторым источникам 315 нм), и до привычного «фиолетового» (напомню, он начинается от 380 нм). Этот ультрафиолет наименее интенсивен и, как следствие большой (относительной) длины своих волн, глубже всего проникает в ткани животных и растений. У человека, например, он участвует в создании витамина D, некоторые виды ящериц его вообще видят, глазами, не говоря уже о том, что УФА стимулирует некоторые виды рептилий во время брачного периода.

УФ B – 280-320 нм. диапазон среднего ультрафиолета. Он вызывает не только преждевременное старение кожи человека и замедляет вегетативный рост большинства растений, но и несмолкающие споры о своём влиянии на биосферу. Благодаря УФВ, кстати, тилляндсия имеет красивые розовые цветоносы и розетки, из-за красноокрашенных каратиноидов, защищающих её от ультрафиолета (ирония природы :) ), а европейцы золотисто-коричневый цвет кожи во время летних отпусков. Чем ближе к границе с УФС (280 нм), тем смертоноснее лучи. Если мы лишимся озонового слоя, к слову сказать, то вполне ощутим на себе прикосновение УФВ, поскольку озон поглащает солнечную радиацию именно этого участка. На http://anarchy.kalarupa.com/tag/ecology/ пишут о группах энтузиастов – экологов и левых политических активистов, – которые пытаются помешать государственным чиновникам в угоду капиталистическим интересам разрешать вырубать леса, служащие источником озонового слоя.

И, наконец, УФ С – «жёсткий» ультрафиолет с длиной волны от 200 до 280 нм. Есть мнения, что на некоторых стадиях развития жизни на Земле, УФС весьма активно участвовал в создании ДНК, потому что спектр поглощения нуклеиновых кислот имеет пик в области 254 нм. С УФС связано не только начало жизни на Земле, но и при некоторых условиях, её конец. В диапазоне УФС, а именно 254 нм излучают т.н. стерилизаторы – ртутные ультрафиолетовые лампы низкого давления, применяемые не только в медицине.

Для того, чтобы убить, например, дизентерийную палочку требуется доза УФ облучения в 8,8 мДж/кв.см, что примерно равносильно 4-х минутному кипячению, а, допустим, элементарный грибок «Красного ожога» Stagonospora, поражающего некоторые виды комнатных растений, потребуется около 1,5 мДж/кв.см, что по нашей «кухонной» шкале будет равно примерно одной минуте при температуре 70 градусов по Цельсию.

Вирусы и бактерии – возбудители заболеваний орхидей, во-первых, потребуют гораздо больших (заведомо смертельных для растений) доз УФ облучения, а во-вторых, не смотря на то, что официально орхидеи не являются высшими растениями, они (в данном аспекте) весьма тесно ужились с окружающей их микрофлорой. Другими словами, избавляя своих любимцев с помощью ультрафиолета от болезней, вы лишаете их весомой части естественного обитания (если к тому времени не убьёте их своей «заботой»).
(далее…)

ВсеХвосты.Ру