Растения в тени получают больше света, чем считалось

Растения в тени других растений получают больше света, чем предполагали учёные. К такому выводу пришли исследователи из Утрехтского университета и Вагенингенского университета (WUR), опубликовавшие статью в журнале Plant Cell & Environment. Их выводы не только углубляют понимание фотосинтеза в условиях затенения, но и могут быть полезны для тепличного растениеводства.

"Когда лучше понимаешь, как разные цвета света влияют на фотосинтез и рост растений, можно помочь производителям разработать умные способы дополнения естественного солнечного света окрашенным светом. Этот эффект возникает у растений, затенённых другими растениями", — объясняет эколог Утрехтского университета Хьюго де Бур, инициатор исследования.

Это происходит потому, что растения улавливают лишь часть солнечного света для фотосинтеза — процесса преобразования света и CO₂ в глюкозу. Часть света проходит сквозь их листья, в основном в виде зелёного света. Это можно увидеть, посмотрев вверх на полог леса: листья похожи на зелёные фильтры. Тот же эффект происходит со светом за пределами видимой части красного спектра, в диапазоне 700–750 нм. Этот цвет называют "дальним красным".

"Растения, растущие в тени других растений, получают большую долю зелёного и дальнего красного света, чем растения на полном солнце. Наше исследование показывает, что у растений есть особый способ использования дальнего красного спектра для фотосинтеза".

Фотосинтез в тени

"До сих пор исследователи редко рассматривали возможность того, что растения используют дальний красный свет для фотосинтеза", — говорит аспирант WUR Тинко Янс.

Это связано с тем, что предыдущие эксперименты с монохроматическим светом показали, что растения в основном используют свет видимых длин волн (400–700 нм), а свет с более короткими или длинными волнами вносит незначительный вклад в процесс.

"Но когда вы комбинируете дальний красный свет с небольшим количеством видимого света, он действительно вносит значительный вклад в фотосинтез. Поэтому мы разработали новый метод измерения и моделирования того, как дополнительный дальний красный свет способствует фотосинтезу".

Реакция избегания тени

Учёным и растениеводам уже некоторое время известно, что растения могут использовать дальний красный спектр для обнаружения соседних растений по отбрасываемой ими тени.

"Многие растения реагируют на относительное увеличение дальнего красного света, вытягиваясь вверх, чтобы выиграть конкуренцию за свет. Эта реакция избегания тени также помогает растениеводам, позволяя выращивать больше растений ближе друг к другу. Недавние разработки в технологии LED дали серьёзный стимул исследованиям реакции растений на тень и использования дальнего красного света в растениеводстве", — отмечает Янс.

От измерения к математической модели

"В более ранних экспериментах мы также изучали реакцию избегания тени, — добавляет де Бур. — Помимо морфологических изменений, наши затенённые растения начали расти намного быстрее, когда мы попытались обмануть их, установив LED-лампы для добавления дальнего красного света. К нашему удивлению, наши растения прекрасно справлялись с использованием дополнительного дальнего красного света для фотосинтеза".

Исследователи провели большое количество измерений фотосинтеза с использованием света разного цвета и интенсивности.

"Но оказалось, что количественно оценить влияние цвета на фотосинтез гораздо сложнее, потому что доступные математические модели и методы измерения основывались на предположении, что растения используют только свет из видимого спектра. Поэтому мы адаптировали широко используемую модель фотосинтеза, чтобы количественно оценить эффект цвета с помощью комбинированных измерений фотосинтеза и полного спектра света, достигающего листа", — говорит де Бур.