Šviesa – gyvasties šaltinis

Saulės spindulių energija yra svarbiausia augalams. Prasiskverbę pro atmosferą, spinduliai daro didžiulį poveikį visiems vykstantiems fiziologiniams procesams. Šviesa būtina chlorofilui susidaryti, drėgmės pertekliui garinti, o veikiant šiems abiems veiksniams vyksta fotosintezė. Iš saulės gaunamos energijos augalai gamina organinę medžiagą. Kartu augalai kvėpuoja, o ši energija iš dalies vėl išskiriama ir nukreipiama gyvybiniams procesams palaikyti.

Ne visi spinduliai reikalingi

Žemę pasiekiančioje saulės šviesoje yra iki 50 proc. infraraudonųjų, apie 45 proc. matomųjų ir apie 5 proc. ultravioletinių spindulių. Augalų egzistavimą lemia tik matomieji spinduliai. Tačiau ne mažiau reikšmingi infraraudonieji ir ultravioletiniai. Augalai pasiima daugiausia raudonųjų, geltonųjų, oranžinių, mėlynųjų ir violetinių spindulių, o žalieji jiems visai nereikšmingi. Veikiami raudonųjų spindulių, augalai skaido anglies dvideginį ir gamina chlorofilą, o mėlynuosius ir violetinius naudoja augimui ir pumpurams krauti. Normaliam augalo vystymuisi reikalingas atitinkamas mėlynųjų, ultravioletinių ir violetinių spindulių kiekis. Jei stinga – augalai išstybsta, o jų pertekę auga lėčiau.

Ne visiems vienodai

Įvairių organizmų šviesos poreikis skirtingas. Bakterijoms nereikia šviesos – ji veikia pražūtingai. Dauguma mikrobų, veikiami spindulių, ypač trumpabangių, per 5–20 min. liaujasi augti, o per 20–60 min. žūsta. Šviesa itin kenksminga mikrobams, gyvenantiems laisvojo deguonies prisotintoje aplinkoje. Matyt, sukelia fotochemines oksidacijos reakcijas. Ežerų ir upių vanduo nuo mikrobų, patenkančių į juos kartu su gyvenviečių ir miestų nuotekomis, apsivalo taip pat veikiant saulės šviesai. Tekantys vandenys apsivalo greičiau negu stovintys, o į gelmes šviesa nė nepatenka.

Žaliesiems šviesa veikia ląstelių dalijimąsi, plastikų susidarymą, audinių kitimą, lemia augimą ir vystymąsi, skatina įvairias fotochemines reakcijas. Šviesos poveikis žaliesiems augalams gana įvairus. Jis priklauso nuo spindulių spektro sudėties (bangų ilgio), jų intensyvumo ir apšvietimo trukmės per parą.

Lapų ir žiedų reakcijos

Šviesa veikia augalų lapų formą ir sandarą. Viršutiniai lapai gauna daugiau šviesos, todėl jie mažesni, pailgi, storesni, tankiau išraižyti gyslų. Juose daugiau plaušų aplink indų kūnelius, storesnės epidermio sienelės. Apatiniai lapai apvalūs, stambesni, bet gležnesni. Lapų storėjimą skatina trumpųjų bangų spinduliai. Tačiau ne visų augalų lapai vienodai reaguoja į šviesą. Kuo daugiau lapai gauna šviesos, tuo geriau vystosi augalo statinis audinys. Kamienų ar stiebų ir lapų erdvinė orientacija priklauso nuo gaunamų saulės spindulių kiekio. Kai šviesa sklinda iš vienos pusės, pagrindinis kamienas ir šakos linksta į ryškesnės šviesos pusę, o lapai pasisuka taip, kad šviesa kristų statmenai į jų paviršių.

Žiedai ir žiedynai taip pat krypsta saulės pusėn. Pažvelkime į našlaitės žiedelius ar pienės graižą. Nesunku pastebėti, kad lapų ir žiedų erdvinė padėtis keičiasi, nelygu paros laikas ir šviesos intensyvumas. Ankštinių augalų plunksniškų lapų skiltelės naktį susiglaudžia, o kiškiakopūsčių nulinksta. Tą reiškinį miškininkai vadina augalų miegu. Žiedams tai irgi būdinga: naktižiedės žiedus atveria nakčiai, o šalpusniai prieš naktį paslepia savo graižą. Žiedlapių slinktį skatina ne tik šviesos srautas, bet ir oro drėgmė, temperatūra.

Kiekvienai vietai – sava šviesa

Gamtoje pagrindinis šviesos šaltinis yra saulė. Augalijai svarbi tik toji saulės šviesos dalis, kurią geba įsisavinti augalas. Ją mokslininkai vadina fiziologiškai aktyvia saulės radiacija. Saulės tiesioginėje šviesoje ji sudaro apie trečdalį, išskaidytoje – iki dviejų trečdalių. Žemę pasiekia labai nevienodas šviesos srautas. Tai priklauso nuo geografinės padėties, oro sąlygų, metų ir paros laiko, atviros erdvės ir paunksnės. Ypač daug šviesos gauna atogrąžų augalai, o skurdžiausiai – arkties. Atogrąžose klesti aukščiausi medžiai, o tundroje – tik kerpės, samanos, žolės, krūmokšniai. Kalnų augalams tenka daugiau trumpabangių spindulių, o jūros lygyje augančiuosius pasiekia vos pusė saulės radiacijos. Trumpųjų bangų spinduliai neigiamai veikia vegetatyvinius organus, augalai būna žemesni. O jų žiedai spalvingesni ir stambesni, nes trumpabangiai spinduliai skatina pigmentų susidarymą. Jūrinio klimato zonose augalus veikia silpna saulės šviesa, nes tokiose vietose veikia išsklaidyta radiacija (difuzinė). Apniukusią dieną šviesos intensyvumas apie tris kartus silpnesnis nei giedrią. Bet po debesuota padange žemė menkiau atvėsta, jūrinio klimato sritys palankesnės ilgai vegetacijai negu žemyninio klimato tos pačios geografinės platumos zonos.

Įvairiu paros laiku kinta šviesos spektro sudėtis, nelygu, kokiame zenito aukštyje yra saulė. Ir tai nulemia fotosintezės intensyvumo kaitą. Šviesos gavimo požiūriu labai skiriasi atvirose vietose ir pavėnėje augančių augalų sąlygos. Pavyzdžiui, kovo mėnesį jauno eglyno tankmėje šviesos apie 30 kartų mažiau nei atviroje vietoje. Gegužę parke po sulapojusiais kaštonais irgi beveik tiek pat mažiau, negu saulės apšviestoje pievelėje. Tad kitų medžių pavėsyje tarpstantys augalai apšviečiami vidutiniškai 30 kartų silpniau. Ir to paties augalo lapai, nelygu jų erdvinė padėtis, gauna skirtingai šviesos: apatiniai, atsidūrę kitų šešėlyje, pagelsta ir nukrinta, nes nesugeba įprastai atlikti fotosintezės. Šviesa turi įtakos lapų stambumui. Kokios didelės plunksniškos ūksmę mėgstančių paparčių vėduoklės!

Vieniems – saulės, kitiems – paunksnės

Pagal šviesos poreikį augalai skirstomi į mėgstančius šviesą, pakenčiančius paunksnę ir ūksminius. Šviesos poreikis tam pačiam augalui nevienodas. Tam turi įtakos klimatas, pirmiausia – temperatūra. Kuo šaltesnis klimatas, tuo daugiau šviesos reikia augalui. Štai klevai Vakarų Europoje pakenčia ūksmę, o Skandinavijoje mėgsta šviesą. Šviesos poreikis kinta net toje pačioje vietoje, nelygu augalo vystymosi fazė. Žydinčioms šunažolėms reikia dvigubai daugiau šviesos. Gebenės tenkinasi ūksme, o žydėdamos mėgsta šviesą. Kuo dirva derlesnė, tuo mažiau reikia šviesos. Jos poreikis priklauso ir nuo to, kiek augalas gauna mineralinių medžiagų. Lazdynai, augantys prastoje dirvoje, reiklūs šviesai, o geroje pakenčia ūksmę. Miško augalams reikia mažiau šviesos. Iškirtus medyną baltašaknės plukės išnyksta, nes joms maloniau augti ten, kur pridengia šešėlis.

Lapų gudrybės

Augalai šviesą daugiausiai naudoja fotosintezei. Tiesioginė saulės šviesa vasarą skleidžia 34–37 proc. aktyvių spindulių, o išskaidyta – apie 50 proc. Mažiausiai tokių spindulių miško pavėnėse, lapuočių – tik apie 10 proc., nes didelę dalį fiziologiškai aktyvios radiacijos sugeria lapai, kita dalis dar atspindima nuo lapų paviršiaus arba prasiskverbia pro juos. Ypač daug šviesos atspindi baltais plaukeliais apšepę augalų lapai, mažiausiai – tamsiai žali. Pro lapus prasiskverbia 5–15 bendros radiacijos. Štai drebulių lapai sugeria 77 proc., atspindi 13 proc., praleidžia 10 proc. gaunamos šviesos. Kad gebėtų naudingai panaudoti saulės siunčiamą malonę, lapai prisitaiko labai įvairiai, pirmiausia savo judesiais. Jei augimo vietoje šviesos srautas silpnas, lapai išsidėsto vienoje plokštumoje statmenai saulės spindulių krypčiai. Toks reiškinys vadinamas lapų mozaika. Jei šviesos per akis, lapai pasisuka taip, kad saulės spinduliai kristų į jų briauną. Į saulės spindulius nereaguojantys lapai dažniausiai auga vertikaliai – ajerų, viksvų, vilkdalgių.

Mažiau saulės gaunantys paunksnių augalų lapai turi stambesnius chloroplastus ir didesnę chlorofilo koncentraciją juose. Nors chlorofilo ūksminių augalų lapuose, palyginti su šviesą mėgstančiųjų, daugiau, jie vis tiek sukuria mažiau organinių medžiagų. Chlorofilo gausos pokyčiais lapai prisitaiko prie gaunamos šviesos. Kai kurie augalai saulės šviesą kaupia epidermio ląstelių paviršinėse sienelėse, sustorėjusiose kaip lęšiukas. Lęšiukai telkia saulės šviesą, kad po epidermiu esantis audinys būtų labiau apšviestas. Paparčiai prisitaikę prie silpnos šviesos, jie turi chloroplastų ir lapų epidermyje.

Žiedų poreikiai

Kai kurių augalų – amalų, nakvišų, nuodingųjų vėdrynų, sėkloms sudygti būtina šviesa. Kuo tai galėtume paaiškinti? Gal šviesa suardo tam tikrus dygimo inhibitorius? Kokie sėklų pigmentai sugeria šviesą? O kodėl durnaropių sėkloms šviesa kliudo sudygti? Šviesa lemia ir daigų augimą. Stokojant šviesos, daigų liemenėliai ištįsta, lapelių vystymasis arba sulėtėja, jie išauga smulkučiai, arba siauručiai kaip varpinių augalų. Apšvietimui pagerėjus neigiami požymiai išnyksta.

Daugiausia šviesos augalams reikia būtent žydėjimo metu. Lapuočių miškų žolės — plautės, plukės, rūteniai, skleidžia žiedus anksti pavasarį. kol medžiai nesulapoję. Tačiau žiedų krovimo laikas labiau priklauso nuo dienos trukmės. Pagal tai skiriami trumpųjų dienų (viržiai, pražystantys rudenėjant) ir ilgųjų dienų (purienos, vėdrynai žydi, kai diena ilgiausia) augalai. Žydėjimas taip pat priklauso nuo dienos ir nakties santykio. Trumpųjų dienų augalai klesti atogrąžose, kur ilgesnės naktys, o ilgųjų dienų – vidutinio ir šiaurės klimato teritorijose, nes jiems reikalinga nuolatinė šviesa.

Prieš ramybę

Daugiamečių augalų vegetacijoje kaitaliojasi aktyvumo ir ramybės laikotarpiai. Augalai pereina į ramybės būseną dėl įvairių priežasčių: artėjant sausros, nukritus temperatūrai, kintant šviesos kiekiui. Kai rudenį trumpėja dienos, augalai rengiasi sutikti šaltmetį. Jau kiek ūgtelėję ąžuoliukai greitai nugrimzta į ramybės būseną net esant ilgai dienai. Bet neilgam, gal po poros savaičių vėl išsiskleidžia viršūninis pumpuras ir išauga vadinamieji jonūgliai. Jei ąžuoliukai visus metus gauna daug šviesos, jie pereina vieną po kito augimo etapus ir susuka tiek pat rievių. O įsivyravus trumpoms dienoms ilgam laikui nugrimzta į ramybės būseną. Taigi ąžuolo ramybė tarsi dvejopa: trumpalaikę reguliuoja vidaus, ilgalaikę – aplinkos veiksniai, ypač sutrumpėjusios dienos.

Grimztant į ramybės būseną, pakinta medžių ūglių anatomija ir fiziologija. Jie tampa kietesni, mažiau vandeningi. Gyvajame liemens ir šakų dangale padidėja cukrų koncentracija. Žiemai medžiai pradeda rengtis, kai miškuose karaliauja rugsėjis. Tai susiję ir su dienos trumpėjimu. Tie, kurie pavėluoja, paprastai apšąla ūglius ar visai nušąla. Taigi niekas nevyksta tiesiog šiaip sau – be priežasties ir pasekmės.

Alfonsas KAZITĖNAS

Peržiūrėti visą numerį galite ČIA.