Свет и человек

Без достаточного освещения  невозможно цветение многих комнатных  растений: азалий, гардений, орхидей, олеандров, мимоз, бальзаминов, фуксий, хризантем, колокольчиков.  

Слабое освещение  является причиной скудного или позднего цветения комнатных растений. Так, если на пеларгонию хоть изредка в течение  зимы попадает солнечный свет, то она  зацветает намного раньше и цветет гораздо обильнее, чем растения, стоящие в глубине помещения  или на северном окне. 

Но больше всего  страдают от хронического недостатка света кактусы, литопсы и другие суккулентные растения (агавы, молочаи, алоэ, толстянки, седумы). У них вытягиваются стебли, прекращается цветение, растения утрачивают свою декоративность, и в конце концов наступает гибель. Пустынные кактусы, литопсы, конофитумы, некоторые толстянковые нуждаются в очень хорошем освещении — жаркое солнце благотворно действует на их рост и цветение, и солнечное местоположение — необходимое условие их культуры. Для этих растений даже яркий рассеянный свет бывает недостаточен, нужно, чтобы на них попадало солнце. Но внимание! После долгой северной зимы жаркие весенние лучи высоко стоящего солнца первое время надо рассеивать незначительным притенением, иначе растения получат солнечные ожоги. Кроме того, известно, что растения, полученные из питомников, могут быть вообще не приучены к прямым солнечным лучам – если их сразу выставить на солнце, они получат сильнейшие ожоги. Их надо приучать к прямому солнцу очень постепенно. 

Другие суккуленты хорошо растут на восточных окнах. Это  относится к гастериям, алоэ, каланхоэ, хавортиям, очиткам, иидам с зелеными, не защищенными восковым налетом или волосяным покровам стеблями.  

Небольшой кратковременный  недостаток освещенности можно компенсировать, несколько снижая температуру воздуха  в комнате. Существует правило: чем  меньше освещены растения, тем меньше должна быть температура. Безусловно, снижать температуру в комнате  можно лишь в разумных пределах, как правило, не ниже 14—12°С, в редких случаях — до 8°С. 

Гораздо эффективнее  переставить растения в более  светлое место или устроить для  них дополнительную подсветку. Потребность  в освещении большинства комнатных  растений составляет от 500 до 2000 люксов. С помощью специальных источников освещения, которые наиболее близко соответствуют дневному свету, даже в темных углах дома для растений можно создать вполне удовлетворительные условия для роста. Обыкновенные лампы накаливания для этих целей  подходят плохо — в их спектре  слишком много красных, оранжевых  и инфракрасных лучей, ускоряющих вертикальный рост, поэтому под лампами накаливания  растения вытягиваются. Перевес в  сторону ультрафиолетовых лучей  слишком сильно замедляет рост растений. Оптимальным является спектр дневного света, который простирается от ультрафиолетовых, через видимые, до инфракрасных лучей. Этим условиям отвечают люминесцентные лампы, специальные лампы для выращивания растений, их необходимо только правильно установить.  

Следует помнить, что  освещенность уменьшается пропорционально  удалению освещаемой поверхности от лампы, поэтому в зависимости  от мощности лампы растение должно находиться недалеко от источника освещения. Если на листьях появились следы  ожогов, то лампы повешены слишком  низко; вытянутые стебли и бледные  листья свидетельствуют о том, что  источник света слишком далеко.

Излишняя освещенность 

Несмотря на то что уровень освещенности в наших домах гораздо ниже, чем на улице, комнатные растения могут страдать и от излишней освещенности. Так, неправильно подобранное место для растения может привести к повреждениям из-за излишней освещенности. 

Наиболее часто  излишняя освещенность в комнатах бывает на окнах южной экспозиции, особенно на высоких этажах. Такие условия  освещения подходят только для самых  светолюбивых растений (литопсов, пустынных кактусов и еще некоторых других предельно светолюбивых растений), да и то после долгой зимы эти растения необходимо первое время слегка притенять их от прямых солнечных лучей слоем марли или полупрозрачной бумаги. Но даже эти растения будут страдать от сильного перегрева корней, поэтому на жаркие летние месяцы горшки с суккулентами помещают в слой керамзита, чтобы предохранить корни от резкого подъема температуры и быстрого пересыхания кома почвы.  

Растениям, предпочитающим яркий, но рассеянный свет, палящие  лучи прямого солнца будут наносить повреждения. В первую очередь на поверхности растений появляется ожог: коричневые или серые пятна на листьях. При излишней инсоляции  листья растений становятся блеклыми или слишком светлыми, как бы выцветают. В таком случае растения удаляют  на достаточное расстояние от окна или притеняют занавеской от попадания прямых солнечных лучей. Для растений этой группы предпочтительны подоконники восточной или западной экспозиции, куда солнечные лучи попадают в начале или в конце дня, когда они не такие палящие. 

Тенелюбивые растения (маранты, калатеи, строманты, ктенанты, некоторые папоротники) могут быть повреждены даже кратковременным прямым солнечным освещением, особенно весной. Первым признаком повреждения, вызванного прямой инсоляцией, часто является скручивание пластинки листа вдоль центральной жилки. Затем практически не защищенные от испарения излишков воды листья этих растений теряют тургор, и повреждение становится необратимым. Однако даже после этого поврежденные марантовые выбрасывать не стоит — большинство из них имеет толстые корневища, запасающие питательные вещества. Если эти корневища защитить от высыхания влажным колпаком и поместить в теплое место, то, скорее всего, через несколько недель или месяцев из их спящих почек появятся новые побеги, и растение восстановится. Если же вы сумели захватить процесс повреждения от инсоляции в самом начале, вам следует немедленно убрать растения с прямого солнца, защитить их от излишней сухости воздуха и опрыскать теплой (25—30 °С) водой.  

Для тенелюбивых  растений нужно выбрать такое  место, где они получали бы достаточный (500—800 люкс), но рассеянный свет. Самое  подходящее для них место —  около не освещаемого солнцем  окна или в стороне от хорошо освещенного  окна на расстоянии 1,5—2,5 м. 

Резкое увеличение уровня освещенности может также  привести к повреждению растения, даже если растение светолюбиво. Если вы переносите растения из более темного  места на жгучие лучи солнца, то ожог практически неминуем. Так, даже очень  выносливая и светолюбивая сансевьера может получить солнечный ожог (он выглядит как светлые, резко очерченные, постепенно подсыхающие пятна на листьях). Приучайте растение к высокой интенсивности освещения постепенно, особенно весной, когда освещенность возрастает очень резко. Если у вас окно обращено на юг, то в конце марта — начале апреля прямая солнечная инсоляция может повреждать все, даже самые светолюбивые растения. Обратите внимание на растения с нежными, незащищенными кутикулой или опушением листьями. В таких случаях помогает легкая тюлевая занавеска на окне, полупрозрачная бумага, марля, прикрепленная к стеклу. 

В первую очередь  страдают от прямых солнечных лучей  молодые растения, проростки, свежеукорененные черенки. Они должны получать только рассеянный свет.

В солнечную погоду весной и летом поливать комнатные  растения следует только ранним утром, а лучше вечером. Полив в светлое  время дня, на солнце, практически  бесполезен, так как вода испаряется из почвы, не попадая в растения. Кроме того, капли воды, случайно попавшие на листья растения, как крошечные  увеличительные стекла фокусируют солнечные  лучи и вызывают ожоги. По этой же причине  абсолютно недопустимо опрыскивать  растения на прямом солнечном свету.

Свет и бактерии. 

Протеородопсины представляют собой своеобразные «насосы», локализованные в клеточной мембране и использующие энергию солнечного света для перекачки протонов (H+) из клетки во внешнюю среду. Таким образом световая энергия переводится в разность электрохимических потенциалов, которая может затем использоваться клеткой для различных нужд, в том числе для синтеза АТФ. АТФ, в свою очередь, является универсальной энергетической «разменной монетой» клетки, используемой в самых разнообразных энергоемких процессах. 
 

Протеородопсины были обнаружены у морских бактерий в 2000 году (Bejа, O. et al. 2000. Bacterial rhodopsin: evidence for a new type of phototrophy in the sea // Science 289, 1902–1906). Открытие привлекло большое внимание, поскольку оно означало, что многие организмы, до сих пор считавшиеся строго хемотрофными (получающими энергию за счет химических реакций), в действительности могут оказаться фототрофными, по крайней мере отчасти. В таком случае все представления об энергетическом балансе биосферы нуждаются в пересмотре. 

Фототрофность на основе протеородопсинов — это гораздо менее эффективный способ утилизации солнечной энергии по сравнению с настоящим фотосинтезом, но зато и гораздо более простой. Для нормальной работы молекула протеородопсина должна быть ковалентно соединена с молекулой каротиноида ретинала (или ретиналя), который синтезируется из бета-каротина (соответственно, нужны гены для синтеза необходимых каротиноидов; см. Каротиноиды — универсальные молекулярные устройства для работы со светом). Но это сущие пустяки по сравнению со многими десятками генов, необходимых для системы настоящего фотосинтеза. 

Вскоре выяснилось, что протеородопсины встречаются не только у бактерий, но и у многих архей, обитающих в фотической зоне морей и океанов. По-видимому, морские микроорганизмы активно обмениваются друг с другом генами протеородопсинов (см. Света хватит на всех, радио «Свобода», 03.03.2006), которые служат им важным подспорьем в конкурентной борьбе за энергетические ресурсы. Простота протеородопсиновой системы утилизации солнечного света облегчает ее горизонтальную передачу от одних микробов другим. 

Однако до сих  пор никому не удавалось экспериментально показать, что морские микробы, геном  которых содержит гены протеородопсинов, действительно являются фототрофными организмами, то есть могут использовать энергию солнечного света для роста. Более того, попытки это подтвердить дали отрицательный результат: массовая и вездесущая морская бактерия Pelagibacter ubique, имеющая протеородопсины в клеточной мембране, в лабораторных условиях росла на свету не лучше, чем в темноте (Giovannoni, S. J. et al. Proteorhodopsin in the ubiquitous marine bacterium SAR11 // Nature 438, 82–85. 2005). Проблема осложнялась еще и тем, что большинство морских бактерий, содержащих протеородопсины, относятся к числу некультивируемых — в лабораторных условиях они просто не живут. Поэтому оставалось неопровергнутым предположение, что протеородопсиновая система использования солнечного света, возможно, настолько неэффективна, что не может внести заметного вклада в энергетический баланс морских экосистем и используется микробами лишь для каких-то второстепенных нужд. 

Микробиологам из Швеции и Испании удалось показать, что  это не так. Они обнаружили протеородопсины у бактерии Dokdonia, обитающей в Средиземном море и относящейся к группе Bacteroidetes. До сих пор протеородопсины были известны у альфа- и гамма-протеобактерий, составляющих вместе с Bacteroidetes основную массу гетеротрофного (то есть нуждающегося в готовой органике) морского бактериопланктона. Бактерию удалось культивировать в лабораторных условиях. Оказалось, что в натуральной морской воде бактерия на свету растет гораздо лучше, чем в темноте. В первом случае плотность популяции после 100 часов инкубации составляла 3 × 105 клеток на миллилитр, во втором — в шесть раз меньше (0,5 × 105). Если культуру, выращенную в темноте, осветить, бактерии начинают быстро размножаться; если оставить в темноте — их численность постепенно снижается. Кроме того, бактерии, выросшие на свету, заметно крупнее тех, что росли в потемках (см. рис.) 

Дополнительные эксперименты показали, что влияние света на рост бактерий зависит от концентрации растворенной органики. Конечно, протеородопсины, в отличие от систем настоящего фотосинтеза, не могут сделать бактерию полностью автотрофной, то есть не нуждающейся в готовых органических веществах. Такие бактерии лишь «подкармливаются» светом, и без готовой органики существовать не могут. Dokdonia практически не растет в воде с содержанием органики ниже определенного порога, и свет нисколько не помогает ей в этой ситуации. Однако при более высоких концентрациях растворенного органического вещества бактерия растет на свету в несколько раз быстрее, чем в темноте. Если же поместить докдонию в воду с избытком органики, то свет снова перестает влиять на ее рост (в этих условиях она растет одинаково хорошо как на свету, так и в темноте). 

Таким образом, протеородопсины повышают жизнеспособность морских бактерий лишь в условиях низких (но не слишком низких) концентраций растворенной органики. Возможно, отрицательные результаты, полученные ранее с Pelagibacter, объясняются именно этим. 

Так или иначе, полученные результаты свидетельствуют о том, что многочисленные и разнообразные  морские бактерии, имеющие в своем  геноме гены протеородопсинов, действительно могут быть факультативными фототрофами, то есть способны разнообразить свою диету, состоящую в основном из растворенной органики, солнечным светом. 
 
 

Заключение.

Свет для организмов , с одной стороны, служит первичным источником энергии, без которого невозможна жизнь, а с другой — прямое воздействие света на протоплазму смертельно для организма. Таким образом, многие морфологические и поведенческие характеристики связаны с решением проблемы света. Эволюция биосферы в целом была направлена главным образом на «укрощение» поступающего солнечного излучения, использование полезных составляющих света и ослабление вредных или на защиту от них. Следовательно, свет — это не только жизненно важный фактор, но и лимитирующий как на минимальном, так и максимальном уровне. С этой точки ни один из факторов так не интересен для экологии, как свет! 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Список литературы:

1. Морозов. “Вопросы  использования оптического излучения   в медицине.”, -

  МГУ, 1985.

2. “Молекулярные  механизмы биологического действия  оптического излучения.”,