ВВЕДЕНИЕ 6
1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР 8
1.1 Влияние света различных длин волн на растения. Криптохромы и
фитохромы 8
1.2 Инфракрасное излучение ближнего диапазона и его влияние на растения 12
1.3 Дистанционное межклеточное взаимодействие и лазерное облучение 16
1.4 Влияние плотности мощности и длительности воздействия на рост
растений 18
1.5 Влияние степени когерентности на рост и развитие растений 20
1.6 Биоритмы 26
2. ОПИСАНИЕ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЙ УСТАНОВКИ. ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ
ЭКСПЕРИМЕНТА 30
3. МЕТОДИЧЕСКОЕ ОПИСАНИЕ ЭКСПЕРИМЕНТОВ. АНАЛИЗ
ПОЛУЧЕННЫХ ДАННЫХ 34
3.1 Исследование влияния излучения He-Ne лазера на зерновые культуры .... 34
3.2 Исследование влияния излучения He-Ne лазера на зёрна льна при помощи усовершенствованной экспериментальной установки (с рассеивающей
линзой) 44
3.3 Исследование влияния излучения Yb лазера на зерновые культуры 52
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 60
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 61
В наши дни фотоника - это приоритетное направление развития науки и техники во всех ведущих странах мира, так как она - ключевой элемент в решении многочисленных задач. Фотоника проникает во все сферы деятельности, что приводит к разработке новых технологий создания оптических материалов, открытия новых оптических явлений. Но, несмотря на это, значительный прогресс в развитии и использовании фотоники можно наблюдать последние несколько лет [1].
Живая материя в природе давно использует солнечную энергию, обеспечивая жизнедеятельность биологических объектов.
Свет - важнейший фактор для фотосинтеза и развития живых организмов. Свет оказывает влияние на рост, развитие, плодоношение, морфологию (фотоморфогенез), направление роста (фототропизм) и даже стрессоустойчивость растений. Управляя параметрами и характеристиками света, существует возможность оказывать влияние на вышеперечисленные качества растений.
Основными характеристиками света, определяющими влияние на развитие биологических организмов, являются: спектральный состав, интенсивность, когерентность, изменение спектрального состава в соответствии с суточной и сезонной динамикой. Всё это необходимо учитывать при подборе источников искусственного излучения для живых организмов. Именно агробиофотоника изучает взаимодействие света и биообъектов.
Агробиофотоника является направлением с применением светодиодных технологий, поскольку в светодиодной светотехнике накоплен огромный опыт разработки различных облучателей и источников излучения [2].
Цель настоящей работы состояла в исследовании влияния света на зерновые культуры (пшеница, овёс, лён) со следующими контролируемыми параметрами:
• спектр излучения
• интенсивность излучения
• плотность мощности излучения
• когерентность
• длительность воздействия
Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:
• Анализ научной литературы по заданной тематике
• Сбор экспериментальной установки для облучения зёрен
• Облучение зёрен излучением с разной длительностью
• Обработка результатов эксперимента на основе научной литературы
На начальном этапе работы будут проведены эксперименты по облучению зёрен когерентным источником излучения (гелий-неоновым лазером с длиной волны 632.8 нм). Далее будет проведён сравнительный анализ полученных результатов. Если результаты эксперимента будут коррелировать с результатами экспериментов А.В. Будаговского, описанных в статье [3], то следующим этапом будет облучение зёрен излучением с инфракрасным спектром (ИК) с использованием иттербиевого (Yb) лазера.
Научная новизна работы заключается в том, что при облучении ИК излучением вся энергия, выделяемая в этом процессе тратится на теплоту (нагревание), но при этом на рост и развитие растений влияет полный спектр излучения от ультрафиолета до инфракрасного.
В основной части отчета был рассмотрен теоретический материал на тему влияния длительности и плотности мощности, длины волны и когерентности излучения на рост и развитие растений.
Собрана установка для проведения экспериментов. Проведены исследования и выявлены зависимости различных параметров света на развитие растений.
В результате проделанной работы, были сделаны следующие выводы:
1. При облучении He-Ne лазером у трёх образцов (пшеница, лён, пшеница №2) наблюдается положительный эффект энергии роста, по сравнению с контрольной группой.
2. Принимая во внимание количество проросших зёрен, длину корней и ростков всех образцов, можно сделать вывод, что у пшеницы прорастаемость очень высокая, то есть стимулировать лазерным излучением (на длине волны 632,8 нм) нецелесообразно.
3. При облучении зёрен льна HeNe лазером отчетливо видно положительное влияние на прорастаемость семян и длину ростков.
4. У семян гороха и льна выявлена положительная реакция на стимуляцию инфракрасным излучением Yb лазера, поэтому дальнейшие эксперименты будут проводиться с этими зёрнами.
5. В ряде экспериментов отчетливо наблюдается цикличность стимуляционного воздействия лазерного излучения на семена, что качественно согласуется с результатами А.В. Будаговского.
