Помимо фотосинтеза для растений, выращиваемых методом светокультуры, важное значение имеют процессы фотоморфогенеза, т. е. изменения размеров и формы под влиянием излучения разного качества и разной интенсивности.

Материальной основой, с помощью которой осуществляется формативное действие, служат, видимо, пигменты. Один из них – хромопротеид фитохром (фх). Установлено, что фитохром существует в двух формах: одна поглощает красное (red) излучение с длиной волны 660 нм (Фк), а другая — дальнее красное (far-red) с длиной волны 730 нм (Флк). Под действием красного излучения Фк активизируется и переходит в Фдк, а под действием дальнего красного – наоборот. Установлено, что фитохром регулирует прорастание семян, растяжение стеблей, образование листьев и пигментов, формирование корневой системы и некоторые другие физиологические процессы, ход которых определяется наличием взаимоисключающих влияний красного или дальнего красного излучения (red-far-red effect).

Установлено также сильное формативное действие синего излучения с длиной волны 450 нм. Это излучение избирательно поглощается каротиноидами, флавинами и пластохинонами.

Формативное действие оптического излучения проявляется также в виде:

  • фототропизма, т. е. неравномерного роста вследствие одностороннего облучения;
  • фототаксиса – движения как в сторону источника, так и от него;
  • фотонастий — ненаправленных кратковременных движений.

Эти процессы редко оказывают значительное влияние на рост и урожай сельскохозяйственных культур. Более подробно они изложены в курсе физиологии растений.

Фотоморфогенез

Фотопериодизм сельскохозяйственных культур изучен еще недостаточно. Известно, что отдельные сорта томатов или огурцов неодинаково реагируют на разное соотношение светлого и темного периода суток. В летнее время эти культуры успешно растут и плодоносят и на юге (Крым), и на Крайнем Севере (Кольский п-ов).

Из курса физиологии растений известно, что фотопериодическая реакция зависит от качества излучения, температуры воздуха, этапа развития растений и многих других факторов.

Этапы органогенеза и фотоморфогенеза

Более полную характеристику особенностей развития растений, выращиваемых при искусственном облучении, может дать изучение динамики прохождения отдельных этапов органогенеза путем морфофизиологического анализа. В настоящее время метод морфофизиологического анализа развития растений получил широкое распространение как у нас, так и за рубежом (Куперман). Применение его дает возможность своевременно и точно осуществлять биологический контроль за развитием растений. Метод особенно перспективен для культур, выращиваемых в теплицах, где можно регулировать как условия внешней среды, так и в известной степени прохождение отдельных этапов органогенеза.

Так, у томата сортов Пушкинский и Лучший из всех установлены следующие закономерности:

  • ускорение развития растений при выращивании их под ксеноновыми лампами по сравнению с люминесцентными происходит в основном в результате более быстрого прохождения II этапа — образование кисти;
  • «забег» в развитии растений, полученный на ранних этапах развития, сохраняется на всех последующих;
  • у томатов от темпов развития главного стебля зависит развитие побегрв первого порядка (ускорение развития главного побега замедляет или приостанавливает развитие боковых);
  • условия выращивания растений в конце II — начале IV этапа определяют число цветков в кисти.

Таким образом, анатомическая структура листьев, накопление пигментов, усвоение лучистой энергии и, наконец, фотосинтез и фотоморфогенез — лабильные физиологические процессы. Так как в производственных условиях уровень облученности, как правило, невысок, основным фактором, вызывающим изменчивость перечисленных процессов, является спектральный состав излучения ламп.