Растениям необходим свет для фотосинтеза, процесса, посредством которого они преобразуют углекислый газ и воду в глюкозу и кислород. Хлорофилл, зеленый пигмент растений, сильнее всего поглощает свет в синей и красной областях видимого спектра. Физиологи растений давно задавались вопросом, влияют ли разные цвета света на скорость фотосинтеза и рост растений. Этот эксперимент исследует, как выращивание растений при разном цветном освещении — синем, зеленом, красном и белом — влияет на рост растений в течение 4-недельного периода.
Влияет ли цвет (синий, зеленый, красный, белый) света, используемого для выращивания растений, на скорость роста растений в течение 4-недельного периода?
Растения, выращенные при красном и синем свете, будут иметь более высокий рост по сравнению с растениями, выращенными при зеленом или белом свете. Красные и синие длины волн более эффективно поглощаются хлорофиллом, поэтому скорость фотосинтеза должна быть выше, что приведет к более быстрому росту растений.
Четыре группы по 5 растений редиса будут выращиваться в течение 4 недель под 4 разными цветными лампами — синим, зеленым, красным и белым. Все лампы будут обеспечивать одинаковую интенсивность освещения. Высота растений, количество листьев, а также масса побегов и корней будут измеряться еженедельно и сравниваться между группами.
– 20 семян редиса
– Почва для рассады
– 4 пластиковых горшка диаметром 5 дюймов
– Синие, зеленые, красные и белые светодиодные лампы для выращивания
– Линейка
– Весы
– Лейка
1. Заполните 4 пластиковых горшка почвой для рассады и посадите в каждый горшок по 5 семян редиса, равномерно распределив их. Осторожно полейте каждый горшок, пока почва не станет влажной.
2. Поместите один горшок под каждый из следующих видов освещения: синие, зеленые, красные и белые светодиодные лампы для выращивания растений. Расположите лампы на 10 дюймов выше каждого горшка. Установите освещение на 16 часов в день.
3. Поливайте растения ежедневно, поддерживая почву влажной, но не перенасыщенной.
4. Один раз в неделю в течение 4 недель измеряйте высоту каждого растения (в см), подсчитывайте количество листьев и записывайте результаты. Осторожно выньте каждое растение из почвы и измерьте массу (в граммах) надземного побега и подземного корня. Запишите данные. Пересадите каждую редиску после завершения измерений.
5. Через 4 недели соберите данные по высоте растения, количеству листьев, массе побега и массе корня. Рассчитайте среднее значение для каждого измерения в каждой группе освещения.
| Цвет света | Высота на 1-й неделе (см) | Высота на 2-й неделе (см) | Высота на 3-й неделе (см) | Высота на 4-й неделе (см) |
|---|---|---|---|---|
| Синий | 3 | 5 | 9 | 12 |
| Зеленый | 3.5 | 6 | 10 | 11 |
| Красный | 4 | 7 | 12 | 16 |
| Белый | 3 | 5 | 8 | 10 |
| Светлый цвет | Номер листа на 1-й неделе | Номер листа на 2-й неделе | Номер листа на 3-й неделе | Номер листа на 4-й неделе |
|---|---|---|---|---|
| Синий | 3 | 5 | 7 | 9 |
| Зеленый | 4 | 6 | 8 | 10 |
| Красный | 5 | 8 | 11 | 14 |
| Белый | 3 | 5 | 7 | 9 |
| Светлый цвет | Масса побегов на 1-й неделе (г) | Масса побегов на 2-й неделе (г) | Масса побегов на 3-й неделе (г) | Масса побегов на 4-й неделе (г) |
|---|---|---|---|---|
| Синий | 1 | 3 | 5 | 9 |
| Зеленый | 1 | 4 | 6 | 8 |
| Красный | 1 | 5 | 8 | 12 |
| Белый | 1 | 3 | 4 | 6 |
| Светлый цвет | Неделя 1 Масса корней (г) | Неделя 2 Масса корней (г) | Неделя 3 Масса корней (г) | Неделя 4 Масса корней (г) |
|---|---|---|---|---|
| Синий | 2 | 4 | 7 | 11 |
| Зеленый | 2 | 5 | 8 | 10 |
| Красный | 3 | 6 | 10 | 15 |
| Белый | 2 | 4 | 6 | 8 |
Результаты подтверждают гипотезу о том, что растения, выращенные при красном и синем свете, будут иметь более высокий рост по сравнению с растениями, выращенными при зеленом и белом свете.
По всем измеренным показателям — высоте растения, количеству листьев, массе побегов и массе корней — растения при красном свете показали наибольший рост за 4-недельный эксперимент. Растения при синем свете также показали более высокий рост по сравнению с условиями зеленого и белого света.
Красный свет имел пиковую длину волны 660 нм, что близко соответствует одному из пиков поглощения хлорофилла а. Это обеспечивает очень эффективный фотосинтез. Синий свет имел пик при 450 нм, что соответствовало другому пику поглощения хлорофилла. Хотя он не был таким же эффективным, как красный свет, синий свет все же привел к лучшему росту, чем зеленый или белый свет.
Зеленый свет с пиковой длиной волны 525 нм плохо поглощается пигментами листьев. Очень мало зеленого света используется для фотосинтеза, поэтому ожидалось, что растения, выращенные при зеленом свете, будут иметь более медленный рост. Аналогично, белый светодиодный свет содержит длины волн по всему видимому спектру, поэтому он был менее эффективен, чем свет, спектрально настроенный на пики поглощения хлорофилла.
В целом результаты ясно показывают, что выращивание растений при свете, обогащенном красными и синими длинами волн, приводит к более быстрому росту растений по сравнению с источниками зеленого или белого света. Это происходит потому, что красные и синие длины волн ускоряют фотосинтез.
Цвет света, используемого для выращивания растений, значительно влияет на скорость роста растений в течение 4-недельного периода. Растения, выращенные под красным или синим светодиодным освещением, заметно увеличили рост в высоту, количество листьев, массу побегов и корневую массу по сравнению с растениями, выращенными под зеленым или белым светом. Красный свет с длиной волны 660 нм приводит к наибольшему росту растений, за ним следует синий свет с длиной волны 450 нм, поскольку эти длины волн соответствуют пикам поглощения хлорофилла и обеспечивают более эффективный фотосинтез. Зеленый и белый свет менее эффективны для стимулирования роста растений, поскольку они содержат длины волн, которые плохо используются для фотосинтеза. Использование красного или синего светодиодного освещения приведет к более быстрому росту растений по сравнению с другими цветами.
В этом эксперименте рассматривалась одна и та же интенсивность света для разных цветов. Было бы интересно изучить, как изменение интенсивности красного, синего, зеленого и белого света влияет на рост растений. Для определенных длин волн могут потребоваться пороговые значения интенсивности для стимулирования фотосинтеза.
Тестирование различных видов растений также предоставит больше информации о том, реагируют ли некоторые растения по-разному на цветной свет, чем другие. Структура листьев и полога влияет на поглощение света, поэтому разные типы растений могут быть более или менее эффективными в захвате определенных длин волн.
Изучение питательных качеств растений, таких как содержание азота или антиоксидантов, выращенных под различными цветными лампами, может выявить воздействие, выходящее за рамки просто скорости роста. Цвет предоставляемого света может влиять не только на скорость роста растений.
Наконец, дальние красные длины волн около 700 нм также способствуют росту растений посредством модуляции морфологических изменений, а не эффектов фотосинтеза. Добавление дальнего красного света вместе с красным и синим светом для выращивания растений — еще одна область для будущих исследований.