Вопрос о том, что запускает механизм цветения у растений, является достаточно сложным и пока не имеет полного ответа. Приблизиться к истине позволяет знание основополагающих процессов, в результате которых растение распускается. Ключевым моментом является влияние триггеров, вызывающих последовательную цепочку реакций на генетическом и физиологическом уровне.

В результате происходит морфологическое изменение апикальных побегов растения, что и приводит к цветению.

Основной триггер, позволяющий запустить изменения в сторону цветения – это световой эффект, называемый фотопериодизмом. Под ним понимают сложный механизм реакции растения на получаемые световые сигналы определенной продолжительности и интенсивности. Специфика этого явления заключается в том, что растения иначе реагируют на свет, чем люди или животные.

Они воспринимают эту часть электромагнитного спектра определенной частоты как сигнал для старта определенных фотохимических процессов и используют ее в качестве энергии для их успешной реализации.

Какие существуют спектры света, воспринимаемые растениями?

Световая энергия, улавливаемая растениями, служит основой для синтеза углеводов и контроля множества тысяч биохимических процессов, протекающих в клетках растения. При сравнительно одинаковой длине волны для синтеза углеводов контроль над процессами происходит в четырех основных спектрах света, на которые интенсивно реагируют растения:

1.Ультрафиолет 340-400 нм.

2.Синий цвет 400-500 нм.

3.Красный цвет 600-700 нм.

4.Инфракрасный диапазон 700-800 нм.

Цвета основного диапазона тесно граничат друг с другом, поэтому их значения нельзя четко выделить из-за перекрывания. С целью захвата волн разной длины растение применяет различные светопоглощающие пигменты:

1.Криптохромы (синего и ультрафиолетового цвета);

2.Фитохромы (красного спектра);

3.Фототропины (синего и УФ).

Суть влияния пигментов заключается в их функции «переключателей», обеспечивающих переход к той или иной функции для стабильного протекания биохимических процессов в растениях.

Растения также обладают высокой чувствительностью к интенсивности света, проявляющейся в виде сдвига между разными частотами. К примеру, если растение размещают в тени других, то в процессе роста на их долю приходится больше красного и инфракрасного цвета, меньше синего, из-за чего они более чувствительны именно к перепаду на границе красного и синего цвета. Это чаще всего происходит на восходе солнца, а противоположный процесс – на закате.

Отмечают также связь реакции растений в отношении времени суток, когда происходит смена ежедневных событий. Воздействие пигментов в качестве центров управления жизнедеятельности растений происходит под влиянием длины световых волн и смены их частот, а также, если свет отсутствует полностью. В результате благоприятного стечения обстоятельств происходит специфическая реакция, называемая цветением.

Циклы роста растений

Свет оказывает определяющее влияние на основные природные (циркадные) ритмы всех живых организмов, в том числе и растений. Ежедневная повторяемость основных жизненных циклов включает определенную последовательность событий, среди них выделяют периоды активности, выполнения определенных задач и отдыха. Все эти события, как правило, укладываются в определенный 24-часовой период времени.

Отсутствие освещенности приводит к периоду отдыха, когда химические элементы, необходимые для захвата световой энергии растениями, синтезировать невыгодно. Свет определяет периоды активности не только своим количеством, но и качеством, к которому очень чувствительны растения.

Основополагающие факторы окружающей среды, к которым относят время года и состав воздуха, влияют на восприятие растений через триггеры и измеряется пигментами, контролирующими гармоничное протекание процессов жизнедеятельности.

Криптохромы отвечают за устьичную функцию, отслеживание и захват солнечных лучей, активацию генного состава, синтезирование необходимых пигментов и ингибирование стволового роста.

Фототропины контролируют процесс роста растений и внутриклеточного перемещения хлоропласта с целью предупреждения повреждений системы, активируя защитные силы клетки.

Фитохром – особый комплекс, состоящий из пигментов двух типов: Pr (реагирующий на красный) и Pfr (на инфракрасный), отвечает за множество функций – прорастание, транскрипции генов, синтез хлорофилла и цветение. Реакцией на яркий свет будет старт процесса цветения у растений короткого дня вследствие изменения физиологии от обычного роста до цветения. Одновременное воздействие нескольких факторов, к которым относят влияние генов и гормонов, вызывает цветение.

Свет – основа всех биохимических процессов растения, он является базой для роста и обмена веществ, а также напрямую влияет на периодичность и продолжительность циклов в повседневном существовании. Свет регулирует выживание, определяет темп функционирования всех организмов. Правильное соотношение света – важный фактор, определяющий гармоничность развития растений и своевременность их цветения.

Самый важный цвет для всех типов растений – красный, он дает необходимую энергию для фотосинтеза растений, которая усваивается наиболее эффективно. Растения могут расти даже при чистом красном цвете, развиваясь достаточно полноценно. Они не будут выглядеть такими хорошо цветущими и здоровыми, как при естественном солнечном освещении, но, тем не менее, все биохимические процессы будут протекать без отклонения от нормы.

Выражение 660 нм красного цвета и 730 нм инфракрасного освещения – оптимальное отношение количества световой энергии, позволяющее растению определить продолжительность дня и ночи.

Перед старом процесса роста на поверхности семя растет под землей в том направлении, в котором больше находится красного цвета, чем цвета инфракрасного спектра. Лишь потом открываются семенные трещины и побеги появятся на поверхности земли.

Цвет в голубом спектре не проявляет себя под землей, в отличие от красного, которое способно ощущать растение в начальной фазе роста.

Процесс роста растений в зависимости от света

Влияние синего цвета при появлении на поверхности земли молодого ростка происходит в том направлении, что растение приобретает свойства рассады в отличие от свойств корня. Растение образует листья и направляет их к ближайшему источнику света синего спектра. Недостаточное количество голубого и синего света приводит к тому, что он продолжит расти, как корень, и не спешит появляться над землей. При этом новые листья не образуются, как если бы растение было полностью скрыто от солнца.

Если солнечный свет яркий и открытый, растение имеет тенденцию к росту приземистым и иметь небольшие размеры. Это происходит потому, что в солнечном свете больше красного спектра, чем инфракрасного, и проявляется реакция растения на такое соотношение – стебли будут короткими, а количество узлов – больше по сравнению с обычными условиями.

В противном случае, когда растение находится под влиянием 730 нм света, оно растет длинным и вытянутым. Этот эффект возникает потому, что в естественных условиях густой растительности происходит поглощение окружающими листьями красного цвета, и остальные стебли тянутся вверх в его поисках. Поэтому избыток инфракрасного света может вызвать «растянутые» стебли растений. Обратный эффект получают, имитируя наступление темного времени суток и увеличивая продолжительность светового дня для растений с коротким периодом цветения.