Жизнь под Солнцем: что мы знаем про влияние ультрафиолета на растения

Солнечный свет не только согревает растения, но и прямо влияет на их развитие: невидимое нам ультрафиолетовое излучение может как помочь, так и навредить им. В этой статье расскажем, как разные виды УФ-лучей воздействуют на растения — от стимуляции роста до защиты от вредителей — и, конечно, почему тепличные овощи часто уступают по вкусу грунтовым.

Чтобы не пропустить новые статьи в нашем блоге, подписывайтесь на телеграм-канал Яндекс Погоды.

Подписаться здесь

Зачем растениям ультрафиолет

Ультрафиолетовое излучение не видно человеческому глазу, но влияет и на людей, и на растения. Оно бывает трёх диапазонов: длинноволновое, средневолновое и коротковолновое.

• Длинноволновое (УФ-А) часто применяют для досвечивания растений. Специальные лампы, излучающие УФ-А, могут стимулировать синтез хлорофилла и выработку каротиноидов, увеличивать количество почек и соцветий. Это особенно важно для помидоров, огурцов и перца.
• Средневолновое (УФ-В) иногда используют в сельском хозяйстве для стимуляции роста растений, но такое облучение должно быть строго дозированным и кратковременным.
• Коротковолновое (УФ-С) обладает мощным обеззараживающим эффектом. Из-за способности уничтожать некоторые виды патогенных микроорганизмов и грибов его применяют для дезинфекции помещений.

Как ультрафиолет повышает урожайность

Растения используют множество фоторецепторов, которые воспринимают определённые длины волн, и эти волны помогают им расти. Как быстро растение развивается — во многом зависит именно от условий освещения, поэтому в сельском хозяйстве всё чаще применяют специальные лампы, которые излучают ультрафиолет в оптимальном для растений диапазоне.

Ультрафиолетовое излучение может сильно повлиять и на урожайность растений. Его искусственные источники становится особенно актуальными в теплицах из стекла и поликарбоната, которые блокируют естественные ультрафиолетовые лучи полностью или частично.

Изначально исследования того, как УФ влияет на растения, проводились на их клетках и не давали полной картины. Однако последующие наблюдения за целыми растениями показали более впечатляющие результаты.

Например, при досвечивании микрозелени, свёклы или базилика можно получить растения с более крупными и мясистыми листьями. У олеандра, мятлика и сорго под воздействием ультрафиолета улучшаются процессы фотосинтеза. Эксперименты с листовым салатом также показали положительный эффект.

Те же учёные, которые изучали воздействие УФ на салат, отмечали одну странность. С одной стороны, подтверждено, что УФ-А излучение стимулирует размер листьев — но отдельный эксперимент с рассадой томатов помог выяснить, что оно приводит ещё и к удлинению их стебля. Это хорошо, потому что помогает растениям лучше улавливать свет и активнее набирать силу. Но с другой стороны, у прочих исследований были и полностью противоположные результаты, когда УФ-А лучи подавляли рост листьев и самого растения!

Кроме того, ультрафиолет влияет на химический состав овощей. Так, у огурцов при УФ-облучении увеличивается количество углеводов в плодах — этот факт также подтверждается опытами. Интересно, что такой эффект наблюдается в большей степени, чем при использовании красного или жёлтого света.

Ультрафиолет также может помочь:

• повысить устойчивость растений к болезням и вредителям;
• улучшить синтез витаминов и других биологически активных веществ;
• оптимизировать рост корневой системы.

Что даёт растениям ультрафиолет

УФ-А лучи нужны для синтеза многих биологически активных веществ, в том числе флавоноидов и фенольных соединений. Эти вещества помогают замедлить старение растений и влияют на яркость плодов.

Насколько они важны, мы можем судить на примере человека: эти вещества обладают антиоксидантными свойствами, которые помогают снизить риск развития различных заболеваний, включая онкологические. Поэтому употребление в пищу овощей и фруктов, богатых этими элементами, — важная часть здорового рациона.

Современные исследования показывают, что ультрафиолет оказывает значительное влияние на питательную ценность растений. В ходе экспериментов с микрозеленью и мятой выяснилось, что УФ-излучение стимулирует выработку не только флавоноидов и фенольных соединений, но и других дубильных веществ, которые обладают противовоспалительными и антибактериальными свойствами, и токоферолов (витамина E), опять же известных своими антиоксидантными качествами. А более активный процесс фотосинтеза сам по себе может повысить содержание полезных веществ в растении.

Становятся ли плоды вкуснее от ультрафиолета

Вкус и аромат фруктов и овощей связан с наличием в них определённых биологически активных соединений. Плоды одного и того же сорта, вызревшие в теплице, часто уступают по вкусу тем, что вызрели в открытом грунте. Конечно, вкус и аромат у них есть, но менее насыщенные — это очень легко заметить, например, по тепличным и грунтовым помидорам в магазинах.

Причина этого кроется в недостаточной выработке фенольных соединений, таких как оксибензойные и оксикоричные кислоты, кумарины, флавоноиды, а также их полимерных форм — лигнинов и дубильных веществ. Именно эти соединения отвечают за уникальные вкусовые и ароматические характеристики растений. Недостаток ультрафиолета в теплицах приводит к снижению их синтеза.

Фенольные соединения не только влияют на вкус и аромат, но и обладают другими важными особенностями:

• проявляют антиоксидантные свойства, которые полезны для здоровья человека;
• помогают растениям противостоять стрессовым факторам — засухе, жаре или болезням;
• могут влиять на структуру растения: например, лигнины участвуют в формировании механической прочности тканей.

Чтобы компенсировать нехватку естественного света, в тепличном хозяйстве применяют специальные осветительные приборы. Это могут быть лампы с добавлением УФ-спектра или светодиодные лампы, настроенные на излучение в ультрафиолетовом диапазоне. Можно провести эксперимент: вырастить два куста томатов одного и того же сорта, но один при естественном освещении (без дополнительного), а второй с подсветкой УФ-лампами. А после сбора урожая — сравнить вкус, аромат и даже внешний вид плодов. Так можно поступить уже на этапе рассады, если неудобно проводить подобный опыт в огороде.

Помогает ли УФ уберечь растения от вредителей и болезней

Ультрафиолетовое излучение может повышать устойчивость растений к некоторым болезням и вредителям. Как мы уже говорили, под его воздействием увеличивается синтез антиоксидантов, флавоноидов, фенольных соединений и других биологически активных веществ. Они не только защищают растения от окислительного стресса, но и способны оказывать антимикробное и инсектицидное действие, снижая его привлекательность для вредителей.

Умеренное УФ-облучение может стимулировать рост, а здоровые и крепкие растения с высокой скоростью метаболизма лучше сопротивляются болезням и атакам вредителей. При этом оно способно оказывать прямое негативное воздействие на некоторые микроорганизмы и насекомых, нарушая их жизненный цикл и снижая численность.

В сельском хозяйстве УФ-излучение иногда используют как часть комплексных методов для защиты растений. Например, в теплицах могут применять специальные УФ-лампы, чтобы повысить устойчивость культур к болезням и вредителям.

Может ли ультрафиолет навредить растениям

Избыточное УФ-облучение вредно не только людям, но и растениям. Оно может привести к нарушению нормального метаболизма, подавить рост всходов, снизить урожайность, устойчивость к стрессовым факторам, жизнеспособность.

Будет ли воздействие позитивным или негативным, не зависит только от одного условия — например, интенсивности излучения. Роль играют:

• Дозировка и продолжительность воздействия. Умеренное воздействие УФ-лучей может быть полезным, тогда как избыточное — приводить к повреждениям. В сельском хозяйстве и растениеводстве важно правильно подбирать интенсивность и длительность УФ-облучения.
• Тип: разные диапазоны УФ-спектра (УФ-А, УФ-Б, УФ-В) оказывают различное воздействие на живые организмы. Например, УФ-Б считается более агрессивным, чем УФ-А.

Частые вопросы

Зачем растениям нужен ультрафиолет?

Ультрафиолет помогает растениям по нескольким направлениям сразу. Он стимулирует синтез хлорофилла и других биологически активных веществ (например, флавоноидов и фенольных соединений), улучшает процессы фотосинтеза, способствует увеличению размера листьев и количества соцветий и повышает устойчивость к болезням и вредителям, а также может улучшить химический состав плодов.

Как разные виды УФ-лучей влияют на растения?

УФ-излучение делится на три диапазона, и все они влияют на растения по-своему. Длинноволновое — часто используется для досвечивания растений, стимулирует синтез хлорофилла и каротиноидов, увеличивает количество почек и соцветий. Средневолновое — может стимулировать рост растений, но требует строгой дозировки и кратковременного воздействия. И коротковолновое — обладает мощным обеззараживающим эффектом, используется для дезинфекции помещений.

Правда ли, что теплицы блокируют ультрафиолет?

Да, это правда. Стекло и поликарбонат, которые часто используются для покрытия теплиц, могут блокировать естественные ультрафиолетовые лучи частично или полностью. Если вы покупаете теплицу, этот момент стоит выяснить заранее. В теплицах нередко применяют дополнительную УФ-подсветку, чтобы обеспечить растения необходимым спектром света.

Могут ли УФ-лучи навредить растениям?

Да, могут. Если облучение избыточное или неправильно подобрана дозировка и продолжительность воздействия, УФ-лучи способны нанести вред. Например, повредить клеточные структуры растений, подавлять их рост, снизить урожайность и эффективность фотосинтеза. Поэтому важно грамотно использовать УФ-лампы и контролировать процесс облучения.

Есть ли примеры того, как ультрафиолет влияет на конкретные виды растений?

Да, есть множество примеров. Так, при досвечивании микрозелени, свёклы или базилика можно получить растения с более крупными и мясистыми листьями; у олеандра, мятлика и сорго под воздействием ультрафиолета улучшаются процессы фотосинтеза; эксперименты с листовым салатом показали увеличение размера листьев и общей массы растения. При этом результаты могут быть разными, смотря по виду растения и условиям облучения. Например, коротковолновое излучение в некоторых случаях может привести к удлинению стебля томатов, а в других — подавлять рост листьев и самого растения.