Основным органом высших растений, воспринимающим и преобразующим излучение, являются листья. Поглощение ими излучения определяется как его спектральным составом, так и свойствами самих листьев: толщиной, внутренним строением и состоянием поверхности, составом и концентрацией пигментов. Благодаря поглощенной листьями энергии излучения в них протекают все важнейшие физиологические процессы: осуществляется фотосинтез, образуются различные физиологически активные вещества. Аккумулированную в процессе фотосинтеза энергию затем использует весь организм растения на свои жизненные процессы.

Спектры поглощения различных видов и сортов листьев зеленых растений достаточно хорошо изучены. Они имеют одинаковый характер. Лист растения поглощает в основном видимое и ультрафиолетовое излучение с длинами волн от 300 до 750 нм. Наиболее полно поглощаются излучения с длинами волн 600-680 нм (оранжево—красная область) и 400—500 нм. В видимой области менее полно поглощаются излучения с длинами волн 500-600 нм (зелено-желтая область).

Излучения в пределах длин волн 380-720 нм называют фото-синтетически активной радиацией (ФАР). Зеленый одиночный лист поглощает 80-90% энергии ФАР, отражает 5-10% и примерно столько же пропускает. Основную часть отраженного и пропущенного излучения составляют излучения с длинами волн 500—600 нм.

Влияние оптического излучения на растения многосторонне. Все многообразие воздействий оптического излучения на растения удобно разделить на два вида: энергетические и регуляторные. Характерными примерами проявления регуляторного воздействия на растения являются фотоморфогенез, фототропизм, фотопериодизм. К энергетическим воздействиям относятся фотосинтезное и тепловое воздействия. Для энергетических воздействий требуется в десятки и сотни раз больше затрачивать энергии по сравнению с фоторегуляторными. Воздействие на растения оказывает только та часть энергии излучения, которая ими поглощается. Для каждого фотобиологического процесса растений характерно наличие своих фоторецепторов, поглощающих излучение. Например, за фотосинтез ответственны хлорофиллы и каротиноиды, за фотоморфогенез — фитохромы.

Основное количество поглощенной растениями энергии оптического излучения превращается в них в тепло и частично преобразуется в процессе фотосинтеза в энергию химических соединений вновь созданных органических веществ. Доля наиболее ценной части излучения, которая потенциально пригодна для осуществления фотосинтеза, не одинакова для излучений различного спектрального состава. Учет этой части энергии имеет особо важное значение при искусственном облучении растений. Превращенную часть энергии в тепло в растении на первый взгляд можно считать как прямые потери. Однако эта часть энергии нагревает само растение, температура которого при облучении может значительно превышать температуру окружающего воздуха. Скорость фотосинтеза зависит от температуры фотосинтезирующих органов, поэтому тепловое воздействие оптического излучения косвенным образом влияет на использование его энергии в процессе фотосинтеза и оценка излучения в отношении теплового воздействия также имеет существенное практическое значение при согласовании облученности с температурой окружающего воздуха.

При использовании искусственного облучения для фоторегуляторных воздействий решающее значение имеют спектральный состав излучения, ежесуточная продолжительность и периодичность облучения.

Относительная спектральная эффективность фотобиологическях процессов растений

Различные участки спектра по-разному воздействуют на растения. Ультрафиолетовое излучение, например, с длинами волн короче 295 нм угнетающе действует на растения» По этой причине в спектре ламп, применяемых для облучения растений, ультрафиолетовое излучение с длинами воля меньше 295 нм должно отсутствовать. Инфракрасное излучение при высоких уровнях облученности может вызвать перегрев растений, поэтому у используемых для облучения растений ламп оно должно составлять не более 40% от их суммарного излучения.

Физиологические процессы растений, зависящие от излучения, имеют избирательную чувствительность к излучениям различных длин волн. Из основных фотобиологических процессов растений зависимость спектральной эффективности от длины волны достаточно хорошо изучена для фотосинтеза, менее полно – для фототропизма, образования хлорофилла, фотоморфогенеза. Низкие уровни облученности приводят при искусственном облучении к этиолированию, удлинению побегов, уменьшению площади листьев и подавлению образования хлорофилла.

Продолжительность ежедневного облучения влияет на процессы цветообразования, образования клубней. При искусственном облучении растений в зависимости от вида, назначения и культуры временной режим облучения выбирается таким, чтобы общая продолжительность искусственного и естественного облучения была 14-18 ч в течение суток.