D. Kroeze MSc., CANNA Research
通常情况下,研究人员将光分为7种颜色,是构成彩虹的颜色,分别是红色、橙色、黄色、绿色、蓝色、靛青色和紫色,我们把这些叫作原色。这些原色混合在一起是白色光,而一束阳光经过棱镜折射后则能看见这7种原色。物体可以吸收光线中的颜色,使光透过物体或者在物体表面发生反射。科学告诉我们,物体呈现出他们无法吸收的光的颜色。因为植物不吸收绿色,所以它们本身一定是绿色的。有人称,光的测量表明植物本身在黑暗中会发出光粒子,这些光粒子积极帮助植物创造其本身的颜色。
就像我们一样,植物也能感知周围的光线和颜色,只不过是以一种与我们不同的方式。
植物对光谱中的红色很敏感,这种敏感性源于植物具有红光感光器。感光的受体是一种在植物细胞中存在叫作光敏色素的蓝绿色色素。你可以认为光敏色素是一只只能感知红光的眼睛。
红光以多种方式影响植物。在充足的红光下生长的植物通常很大,一般也很高,有很多枝干。如果感光器接收到大量的自然红光,比如在自然红光充足的夏季,就会产生更多植物激素(meta-topolin),这种激素可防止植物中的叶绿素被分解,使其在春季和夏季保持绿色。这对于植物来说是有益的,因为正是在这个时候,植物需要叶绿素将来自太阳的能量转化为糖。
红光还影响植物的开花和结籽。
棱镜将光折射成原色
资料来源:www.physik.uni-stuttgart.de
光中红光和远红光的比例决定了植物是否开花。可以通过在较暗的时期将植物暴露在含有红色的光下来延长开花期。然后你需要更长的时间才能收获,你当然不想这样做了!这就解释了为什么在天黑时进入种植区是不明智的。
红光也会影响味道,因为它增加了植物中特殊油脂的浓度,浓度增加后,叶子的味道可能更苦。
如果你想从植物中获取种子,并且正在寻找可能是"雌性"的种子,那么你需要避免将植物暴露在过多的红光下,因为这会导致许多种子长成雄性植物。当然如果你想反过来的话,就可以将植物暴露在更多的红光下。
植物中叫作为隐花色素的感光器可以感受到蓝光和红光。如果有大量的蓝光,比如自然界中的秋天和冬天,这种感光器会抑制一种叫做生长素的植物激素的作用。这种激素可以促进植物茎的生长,还负责所谓的"顶端优势",即生长点确保芽不会缠绕并形成附属分支的现象。这样的话,植物暴露在蓝光下时就会产生更多的侧茎,而且会更短小一些。这有助于我们理解为什么处于早期生长阶段的植物通常看起来是矮胖的,而且结构更坚固。
蓝光实验使得植物的侧茎比平常更繁茂。这可以通过参考以下事实来解释:由于生长点的顶端优势减少,可能会形成更多的花蕾或者更多的枝条。
植物通过照射蓝光的多少来确定打开气孔的距离。蓝光越多,它们的造口就越宽,新陈代谢就越快。因此,高水平的蓝光会促进新陈代谢,进而加速植物的生长和发育。
蓝光还负责引导叶片和生长点朝向光线。而且蓝光也抑制了果实周围的叶子繁殖,使得施肥的植物产生更多的种子(如果用于作物的话,会有更多的雌性种子)。
光谱中蓝光的短缺会迅速导致减产20% 。最佳红蓝光比为 5:1。
植物对绿光几乎不敏感。 据我们所知,可能是他们缺乏这种颜色的受体,因为实际上植物不会吸收这种颜色。 只在绿光下生长的植物会非常脆弱,很少会成熟。
明确的推论是植物只感知它们具有特定受体的那些颜色。因此,植物不是盲目的,但在某种程度上,当涉及到他可吸收的颜色之外的其他颜色时,它们是盲目的。植物对橙色和黄色光的反应就好像是对红色光的反应,而对靛蓝和紫色光的反应就好像是对蓝色光的反应。
左边的植物比较高大,
因为它暴露在 相对于远红光而言较少的红光下。
在右边暴露于常见的红光/远红光 关系下。
资料来源: http://www.le.ac.uk
虽然植物有点色盲,但它们可以感知我们完全看不见的颜色。 例如,植物可以感知远红光。植物经常利用红色/远红色的关系。 种子利用这种关系来发芽,植物也利用该关系来确定附近其他植物的数量。由于植物在反射远红光的同时吸收大量红光,因此如果该区域内也有其他植物,植物附近的红光就会减少。种子会推迟发芽,已经生长的植物会长得更快,以便高度在其他植物之上,从而为它们的光合作用获得足够的光线。
远红光与红光的作用恰恰相反,这使其不适合作为生长光线。传统灯泡是一种丰富的远红光光源。
紫外线 (UV) 也对植物有影响。与对蓝光的感知一样,植物中的隐花色素感光器可以感知这种颜色。目前尚不清楚其他光感受器是否可以感知紫外线。如果紫外线的量增加,一种叫做花青素的紫色物质的浓度就会增加。 花青素可以保护植物免受紫外线辐射,也可以保护植物免受试图进入的微生物侵扰。当植物生长有缺陷时,例如缺氧时,花青素就会堆积。紫外线不仅会破坏植物的 DNA 和膜,而且会立即破坏光合作用的过程。因此,过量的紫外线对植物是不健康的。
左图和右图:植物反射远红光,因此可以确定 附近有其他植物。 植物可以感知远红光。
正如我们所见,光对植物的重要性不仅体现在为光合作用提供能量。通过揭示故事的一小部分,我们已经看到植物如何使用不同颜色的光来调节它们的一些进程。植物能够感知到对它们重要的颜色光,这些颜色的光指示了通常情况下植物的环境,表明了它生存和繁殖的机会。
如果想要你的植物发育良好、枝繁叶茂以及花团锦簇,那么光的成分至少与其数量一样重要。不要忘记植物可以感知直接光以及被墙壁或其他植物等其他物体反射到植物上的间接光的成分。