Говоря о значении пигментов в жизни растений, К. А. Тимирязев писал: «В сущности, что бы ни производил сельский хозяин или лесовод, он прежде всего производит хлорофилл и уже через посредство хлорофилла получает зерно, волокно, древесину и т. д.» Эта мысль К. А. Тимирязева приобретает особую значимость при выращивании растений с помощью искусственного облучения. В этом случае облученность растений обычно меньше, чем в естественных условиях, поэтому образование пигментов в большей степени зависит от спектрального состава излучения. В свою очередь содержание пигментов в листьях в известных границах определяет поглощение ими лучистой энергии и интенсивность фотосинтеза.

Вопрос о влиянии излучения ламп разного типа на образование пигментов в листьях изучен недостаточно. Из литературы известно, что в большинстве случаев синтез хлорофилла идет быстрее под действием излучения в красном, а каротиноидов – в синем участках спектра. В то же время образование пигментов связано с величиной физиологически активной облученности. При малой облученности (до 20-25 Вт/м²) у ряда растений максимум образования хлорофилла соответствует излучению в красной части спектра, а при большой (30-70 Вт/м²) – в синей. По мнению Н. П. Воскресенской и Г. С. Гришиной, образование пигментов идет почти одинаково под действием излучений и в синей и в красной частях спектра. Наконец, существует мнение, что различные растения по-разному реагируют на излучения в красном или синем участках спектра и что их реакция зависит от географического происхождения.

Образование пигментов в листьяхИзучая влияние излучения разных участков спектра на образование хлорофилла, исследователи не всегда сравнивают его с действием «белого» света, т. е. излучения, имеющего одинаковую спектральную интенсивность в пределах всей видимой области спектра. В то же время достаточно хорошо известно, что наибольшее количество хлорофилла образуется при белом свете и соответственно меньше при красном, синем и зеленом.

Таким образом, определенности по этому вопросу пока нет. К тому же большинство данных получено при монохроматическом излучении и их нельзя механически переносить в светокультуру растений, которая характеризуется разнообразными сочетаниями широких участков спектра. Кроме того, необходимо учесть, что в практической светокультуре растений обычно создаются невысокие уровни физиологически активной облученности (30-40 Вт/м²). В этих условиях действие спектрального состава излучения проявляется особенно наглядно.

Если количество хлорофилла (мг/дм²), образовавшегося в листьях тепличных растений под лампами ЛД, условно принять за 100%, то под лампами ДРЛ оно будет около 90, под ксеноновыми – 80-85, а под лампами накаливания еще ниже – от 40 до 70%. Следовательно, листья растений под люминесцентными лампами содержат хлорофилла столько же, сколько листья растений летом в теплицах при естественном облучении или больше, а под лампами накаливания значительно меньше, но в 1,5-2 раза больше, чем в теплице зимой.

По мнению ряда исследователей, содержание хлорофилла в листьях не всегда постоянно и часто значительно изменяется в течение суток. Это наблюдается и при естественном облучении, и в факторостатных условиях. Разница между максимальным и минимальным содержанием хлорофилла в естественных условиях колеблется от 25% у картофеля до 30% у альпийских растений. Наибольшее количество пигментов отмечено в дневные часы. А. Леопольд (1968) также считает, что содержание хлорофилла в зеленом листе периодически изменяется.

В связи с такой противоречивостью взглядов для получения достоверных данных при исследовании содержания хлорофилла в листьях необходимо брать пробы в одни и те же часы суток.

Наибольшее содержание каротиноидов, как и хлорофилла, обнаружено у растений под люминесцентными лампами. В салате, выращенном в декабре под лампами ДС, каротина почти в 11 раз больше, чем под лампами накаливания, и в 9 раз больше, чем в выращенном в теплице зимой при естественном облучении. При пересчете на вес сырого вещества его количество достигает 17мг%, а летом в естественных условиях — 13 мг%.

Аналогичная закономерность наблюдается при определении количества ксантофилла в листьях. Под лампами накаливания его образуется значительно меньше, чем под люминесцентными, -от 46 (томаты) до 78% (фасоль, пшеница). Под неоновыми лампами его еще больше – 79 -95%, а под ртутными – 65-90% от количества ксантофилла, накапливающегося под люминесцентными лампами. При естественном облучении зимой в теплице количество ксантофилла у разных культур сильно колеблется. Так, у томатов оно составляет всего 16% от его количества под люминесцентными лампами, у редиса – 22, фасоли – 77 и у салата – 87%.

Как правило, максимум каротиноидов образуется под люминесцентными лампами типа ЛД.

Таким образом, при равной величине физиологически активной облученности максимальное количество пигментов (хлорофилла и каротиноидов) образуется под действием излучения люминесцентных ламп типа ЛД или ЛБ. Вероятно, это можно объяснить относительно малой интенсивностью их излучения и преобладанием излучения в коротковолновой части видимой области спектра. Не исключено влияние ультрафиолетового длинноволнового излучения (300-400 нм), частично проходящего через стекло люминесцентной лампы.

Подтверждено, что даже при стабильных внешних условиях (в фитотронах) содержание хлорофилла в течение дня подвергается периодическим изменениям, возрастая в дневные часы и снижаясь к вечеру.

Таким образом, листья растений, выращиваемых под люминесцентными лампами, по структуре и накоплению пигментов занимают среднее положение между световыми и теневыми листьями: они имеют наибольшую толщину пластинки и наибольшее количество пигментов. Совмещение в одном листе этих особенностей способствует более полному поглощению листом падающей на него лучистой энергии.