Жасанды жарықтың астында өсімдіктерді өсірудің қысқаша тарихы

Жұмыс түрі: Курстық жұмыс
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 38 бет
Таңдаулыға:

Мазмұны

Кіріспе
3
1
Әдеби шолу
5
1.1
Жасанды жарықтың астында өсімдіктерді өсірудің қысқаша тарихы
7
1.2
Өсімдіктредің жарық сапасына реакциясы
8
1.3
Күн сәулелерінің сапалық құрамы
10
1.4
Хлорофилл
14
1.5
Кейбір жасанды жарық лампаларының сипаттамасы
14
1.6
Спектр және түс
29
1.7
Өсімдіктерді жарықтандыруға арналған лампалар
32
1.8
Жалпы мақсаттарда қолданылатын люминесцентті лампалар
37
2
Зерттеу әдістері

2.1
Өсімдіктерді жасанды жарық астында дұрыс өсіру
41
2.2
Murraya paniculata өсіруге қолданылатын әдістер мен талаптар
46
2.3
Murraya paniculata көбейту жолдары

Қорытынды

Пайданылған әдебиеттер тізімі

Кіріспе

Муррайя(лат.Murraya paniculata) - руталар (Rutaceae) тұқымдасына жататын мәңгі жасыл бұталы өсімдік. Муррайя өз атауын швед ботанигі, медицина профессоры, әрі Карл Линейдің оқушысы, Юхан Андреас Муррейдің құрметіне алған. Ол Оңтүстік - Шығыс Азия, Индия мемлекеттерінде, Суматра, Ява және Тынық мұхитының аралдарында кездеседі. Муррайя экзотикалық өсімдіктердің қатарына кіреді.
Биіктігі 1,5м дейін жетеді. Жапырағы эллипс тәрізді, тегіс, ұшы үшкірленіп келген. Ұзындығы 4-5 см. Гүлі ақ, хош иісті (жасмин гүлінің иісіне ұқсас), диаметрі 1,5 см дейін жетеді, күрделі гүлшоғырға жиналады немесе жеке дара гүл түрінде де өседі. Гүлсерігі артқа қарай иілген, ақ түсті бес күлтеден құралған. Күлтелерінің ұзындығы 12-18 мм дейін жетеді. Жемісі - тоқ сары, қызыл түсті, диаметрі 2-3 см, эллипс тәрізді. Жемісінің дамып өсу кезеңі - 4-5 айға дейін созылады және сырт пішінімен долананың жемісіне ұқсас. Сабағы қатты, түсі сары-қоңыр болып келеді.
Рута тұқымдасы (Rutaceae) - ағаш, бұта, кейде шөптесін түрінде кездесетін қос жарнақты өсімдіктер. Жер шарында кең тараған. 1000 жуық түрі кездеседі. Рута тұқымдасына жататын өсімдіктердің сырты түгелдей дерлік безбен жабылған. Гүлдері қос жынысты, тостағанша жапырақшалары 4 - 5, аталықтары 4 не одан да көп, бірігіп кеткен, кейде бос та жатады. Жәндіктермен тозаңданады, көпшілік түрі қуаңшылыққа төзімді - ксерофиттер. Жемісі - қауашақ немесе жидек, олар құстармен, сүтқоректілермен, сумен және желмен таралады. Руталар тұқымдасының арасында ең көп таралған түрлері:
Баросма (Bucco)
Борония (Boronia)
Муррайя (Murraya)
Птилея (Ptelea)
Пилокарпус (Pilocarpus)
Рута (Ruta)
Фагара (Fagaropsis)
Жібек ағашы (Chloroxylon)
Цитрус (Citrus)
Күймесгүл (Dictamnus)
Кез келген өсімдіктің өсіп өнуіне жарықтың көзі қажет екені бәрімізге мәлім. Өсімдіктердің дамуына әсер ететін негізгі жарық факторлары жарық сапасы, жарық қарқындылығы, фотопериод және күндізгітүнгі цикл болып табылады. Бұл параметрлер, жылыжайлардың ішіндегі жасанды жарық көздерін пайдалану арқылы сақталады. Сонымен қатар, жарық импульстерін қолдану және спектралды құрамның қысқа мерзімді өзгерістері, өсімдіктерді ынталандырудың (стимуляцияның) тиімді тәсілдері болып табылады және қажетті морфологиялық өзгерістерге әкеледі. Сәулеленудің спектрлік қасиеттерін бақылау сәулеленудің берілген энергиясы кезінде жылдам өсуді және жоғары өнімділікті қамтамасыз етеді. Жарықтандыру саласындағы соңғы жетістіктер технология зерттеушілерге ғана емес, фермерлерге де спектралды сапаны бақылауға, толқын диапазонының әртүрлі сәулеленуімен әр түрлі жарық көздерінің комбинацияларына мүмкіндік берді.
Өсімдіктердің тіршілігі жарыққа екі жолмен тәуелді болады: жарық фотосинтездегі органикалық заттың түзілуіне энергия береді және ол морфогенетикалық стимул ретінде қабылданады. Фотоморфогенетикалық реакциялар өсу әсерлерін қамтиды (мұндай тұқым өсіру сияқты, фототропизм және дененің ұзаруы) және дифференциялау (мысалы, гүл күлтелерінің және жапырақтардың пайда болуы, және фотосинтетикалық пигменттердің реттелуі). Негізгі факторлар өсімдіктердің өсуі, жарық сапасы, жарық қарқындылығы , фотопериод және күндізгітүнгі цикліне әсер етеді. Бұл параметрлерді жасанды жарық көздерін пайдалана отырып, жылыжай жағдайында бақылауға болады. Сонымен қатар, жарық импульстері және спектрлік құрамның қысқа мерзімді өзгерістері өсімдікті ынталандырудың және қажетті морфологиялық дамуды индуцирлеудің тиімді тәсілдерінде қолданылады. Қолданылатын сәулеленудің спектралды қасиеттерін басқару өсуді жеделдетуге немесе шығуды арттыруға мүмкіндік береді, берілген сәулелену энергиясы мен өсімдік өндірісі кезінде қоректік құндылық оңтайландырылады, сондықтан бақылаудағы жарықтандыру кезіндегі ірі ауқымды өсімдік шаруашылығының өнеркәсібі дамыған елдерде қалыпты болатыны - таңқаларлық емес жағдай. Жарық сапасының өсімдіктердің өсуіне әсері 50 жылдан астам уақыт аралығында зерттеліп келе жатыр. Маккри (1972) әсер ету спектрін және ауыл шаруашылығы дақылдарының фотосинтезінің кванттық шығуын өлшеді, Инада (1976, 1977) жоғары сатыдағы өсімдіктердің бірнеше түрлерінде фотосинтездегі әсер ету спектрін анықтады. Бұл зерттеулер әртүрлі спектрлік қасиеттерді сәулелендіру кезінде, фотосинтез бөлімі және құрғақ зат өндірісіндегі зерттеулерді тудырды. Соңғы кездерде жарықтандыру технологиясы зерттеушілерге ғана емес, сонымен қатар фермерлерге де спектралды бақылау жасауға мүмкіндік берді.
Зерттеу жұмысының өзектілігі: Қазіргі таңда, диодтық лампаларды тек жылы жайларда ғана емес, сонымен қатар күнделікті тұрмыста да қолдану өте тиімді болып саналады. Өйткені, LED лампалары қарапайым лампаларға қарағанда энергияны үнемдеуші жарық көздеріне жатады және едәуір ұзақ уақыт бойы жұмыс жасайды. Мысалы, олар 30000-100000 сағатқа дейін тоқтаусыз қуат берсе, қарапайымдар 4000 сағатқа дейін ғана шыдайды. Қуат кез келген лампаның негізгі көрсеткіші болып саналады. Тұрмыстық жағдайда, диодтық лампалар 1-25 Вт аралықтағы қуатпен пайдаланылғанда, кәдімгі лампалар 20-150 Вт арасында жұмыс жасайды. Бұл параметр электр энергиясын тұтыну жылдамдығының деңгейін көрсетеді, яғни кәдімгі лампалар электр қуатын 6 есе көп жұмсайды деп айтсақ, қателесер емеспіз.
Зерттеу жұмысының негізгі мақсаты: Әртүрлі спектрдегі жарық сәулелерінің астында Murraya paniculata өсімдігін отырғызу арқылы оның өсу жылдамдығы мен морфологиялық өзгерістерін бақылау.
Зерттеудің алдына қойған мақсатына жету үшін зерттеудің келесідей міндеттерін шешуді алға қойылған:
-Өсімдіктің морфологиялық сипатын және өсу ерекшеліктерін қарастыру;
-Жарық сәулелерінің өсімдіктер үшін және фотосинтездегі маңызы туралы жалпы түсінік беру;
-Қолданылатын LED (light-emitting diode) - лампаларының артықшылықтары мен кемшіліктерін қарастыру;
-Қарапайым және LED лампаларының астында өсірілген муррайаның көшеттерін өзара салыстыру;
- Зерттеу нәтижелерін талдау, қорытындылау.

1 Әдеби шолу

1.1 Жасанды жарықтың астында өсімдіктерді өсірудің қысқаша тарихы

Археологиялық қазбалар көрсеткендей, ежелгі Римде өсімдіктерді шыны астында өсіру практикасы алғаш рет өткен. Бірақ, сол кезде ешқандай жасанды жарық туралы әңгіме қозғалған жоқ: қысқы бақтарда өсімдіктерің қарқынды өсуі үшін оңтүстік күннің жарығы жеткілікті болды. 17 ғасырдың басында Еуропада "оранжерея" (orange- апельсин) деп аталатын жерлерде өсімдіктерді отырғызу сәнге кірді. Жоғары қоғам адамдары оранжереяларда көбінесе цитрус ағаштарын өсірген.
Нағыз оранжереялық бум 19 ғасырдың ортасында басталды. Біріншіден, Еуропаға экспедициялардан көптеген экзотикалық өсімдіктер әкелінді. Мысалы, орхидеялардың коллекционерлерінің саны геометриялық прогрессияда өсті және олар оранжереяларды салуға қаражаттарын аяған жоқ. Екіншіден, шамамен осы уақытта үлкен бақылау ғимараттарын салуға мүмкіндік беретін жаңа құрылымдар пайда болды. Лондон қаласындағы Джозеф Пэкстон салған атақты Хрусталь сарайы оған тән үлгі бола алады. Оның шыны шатырының астында жүз жылдық қарағаштар еш кедергісіз өскен.
Электр тогының пайда болуына дейін мұндай құрылыстар газ шамдарымен жарық көрді. 20 ғасырда өсімдіктерді жарықтандыру тек сәулет сипатындағы мәселе болудан қалды. 30-шы жылдары Ресейде өсімдіктердің өсуінің жасанды жарықтандыруға тәуелділігін растайтын тәжірибе жүргізілгені белгілі. Бүгінгі күні қысқы бақтар мен оранжереяларды жарықтандыру - бұл биология, жарық техникасы, физика, генетика сияқты түрлі ғылымдардың тоғысындағы тар мамандандырылған бағыт. Ол тәжірибеде қолдану үшін белгілі бір ұсыныстар, тәсілдер және жарықтандыру жабдықтарын таңдауды ұсына алады.
Күндізгі уақытта оранжереялар табиғи жарықпен, ал кешке майшаммен жарықтандырылды. Алайда, өсімдіктерің дамуына үстем болатын табиғи жарықтың да, жасанды жарықтың да үстінде ешкім жұмыс жүргізген жоқ.
Өсімдікті жасанды жарық көздерімен қамтамасыз ету бойынша алғашқы тәжірибе 1865 жылы басталды. Сол кезде, өсімдіктерді керосинді шамдармен жарықтандыруға тырысты. Осыдан кейін, жасанды жарықтың өсімдікке оң әсер етуі мүмкін екені анықталды.

1.2 Murraya paniculata өсімдігінің адам ағзасына келтіретін пайдасы

Муррайяның адам ағзасына тигізетін пайдасы көп болғандықтан, оны дәрілік өсімдіктредің қатарына жатқызады. Әсіресе, ол ежелгі замандарадан бастап қазіргі уақытқа дейін, Оңтүстік-Шығыс Азия мемлекеттерінің арасында аса бағалы өсімдік болып саналады. Мысалы, муррайя өсімдігінің Тибет мемлекетіндегі құндылығы Қытай мемлекетіндегі женьшень тамырының құндылығымен бірдей бағаланады. Сонымен қатар, ежелгі жапон императорлары жақсы тынығып ұйықтау мақсатында гүлдеген муррайяны өз бөлмелеріне қоятын, себебі гүлдің хош иісі серотонин гармонының бөлінуіне және адам миының демалуына мүмкіндік береді, тыныс алуды белсендендіреді және ұйқысыздықтан босатады. Муррайя гүлінің жұпар иісі жүрек-қан тамырлары ауруларына шалдыққан адамдар үшін пайдалы. Ежелгі мысырлықтар гүлі мен жапырақтарынан жасалаған тұнбаны өмір эликсирі деп атаған.
Murraya paniculata жемісі витаминдер және антиоксиданттарға бай және оның құрамына көптеген майлар, ақуыздар мен көмірсулар кіреді. Дәмі шамалы тәтті, спецификалық болып келеді. Жемісті тағам ретінде қолдану жағдайында имунитет күшейеді, терістің қартаюы баяулайды және адам ағзасындағы қан құрамы қалыпқа келеді. Муррайя жемісінің дәрілік қасиеттері қытай лимонының дәрілік қасиеттеріне ұқсас. Олардың құрамында адам ағзасының қартаюын баяулаттын биологиялық активті заттар кездеседі. Имунитетті күшейту және жалпы ағзаны тонуста сақтау үшін күніне муррайяның 3-4 жемісін іштей қабылдап отыру жеткілікті. Муррайяның қызыл жемістерінен жасалған қайнатпасы қан құрамындағы қант деңгейін қалпына келтіреді, гипертонияға қарсы дәрі бола алады және жүрек бұлшықетін күшейтеді. Сонымен қатар қызыл муррайя жемістерінен жасалған тұнбасы инфарктқа қарсы профилактикада қоданылады. Инфарктқа шалдыққан адамдарға пайдалы, себебі жүрек соғуын қалпына келтіріп, инсомниядан емдейді.
Жапырақтары мен жас өркендерін анальгетиктерге қосады. Стоматит, ангина және тіс аурулары кезінде өсімдіктің 2 жапырағын 100 мл суда қайнатып, оны ауыз қуысын шаюға қолданады. Таза жапырағын шайнап жұтуға да болады. Адамдар толығымен жазылып кету мақсатында бұл рәсімді күніне бірнеше рет (әр 3-4 сағат сайын) қайталап отырады.
Murraya paniculata жапырағынан адам ағзасына пайдалы эфир майлары алынады: тері аурулары, улы бунақденелілер шаққанда, гемморой ауруының асқынуы кезінде алмастырылмайтын дәрі болып табылады.
Өсімдік жемісі мен жапырағының құрамында гесперидин(адам ағзасындағы негізгі табиғи қосылыс немесе флавоноид) кездеседі. Бұл флавоноид бас миының қан тамырлары ауруларын алдын алуға көмектеседі. Жалпы, геспередин цитрусты флавоноид деп те айтылады.
Муррайядан жасалған май адам ағзасындағы барлық органдарына оң әсерін тигізеді: ас қорыту жүйесінің жұмысын жақсартады; патогонды зат ретінде қолданылады; шашқа арналған тоник ретінде пайдаланылады; секреция органдарының функциясын жақсартады; қан қысымын төмендетеді.
Муррайя өсімдігінің эфир майы әртүрлі қолданыстарда кездеседі: ауыз қуысын шаю мақсатында, жарты стақан жылы суға 4 тамшы май және 1 қасық бал қосылады. Берілеген дозаны арттыруға болмайды, себебі жүрек айну рефлексі пайда болуы мүмкін.
Екіншіден, косметологиялық процедураларда қолданылады. Муррайя 3-4 тамшы майын крем, бальзам және сусабындарға қосады. Сонымен қатар, суық инголяцияларда пайдаланылады. Бірнеше тамшы майды 1 ас қасық суға араластырып, аромалампаларға қосады. Лампаның астына майшамды жағып, ингаляция сеансын жүргізеді. Иісі жүйкені қоздырмайды, керісінше балғындық әсерін береді.
Ыстық инголяциялар жасаған кезде 1-2 тамшы эфир майын 100 мл ыстық суға қосады. 5-20 минут аралығында муррайяның дәрілік буымен дем алады.

1.3 Өсімдіктредің жарық сапасына реакциясы

Өсімдіктер өздерінің сигнал беруші (signal-transducing) фоторецепторларының көмегімен жарық сапасын қабылдау арқылы олардың жарық ортасындағы өзгерістерін таниды. Жалпы, фоторецепторлардың үш класын ажыратуға болады: фитохромдар, криптохромдар және фототропин. Фоторецепторлармен анықталған сигналдар өсімдіктердің физиологиялық, морфологиялық және анатомиялық ерекшеліктеріне тура немесе тура емес жолмен әсер етеді.
Фитохром - фоторецептор, көк-жасыл пигмент, екі түрлі формада кезеседі. Біреуі қызыл түсті (λ~660нм), екіншісі қашық немесе алыс қызыл түсті жарықты (λ~730нм) сіңіреді. Жарықты сіңіре отырып, фитохром бір түрден екінші түрге ауысады. Бұл пигмент тұқымдардың гүлденуі мен өсуі сияқты бірқатар процестерде маңызды рөл атқарады. Сонымен қатар, ол циркадалық ритмдерді(күн мен түннің ауысуымен байланысты әр түрлі биологиялық процестердің қарқындылығының циклдік тербелістері) орнатуға көмектеседі, жапырақтардың мөлшерін, пішінін және санын реттейді, хлорофилл синтезі және эпикотил мен гипокотилдің қосжарнақты өсімдіктердің тұқымдарында түзілуін реттейді.
Биохимиялық тұрғыдан қарағанда, фитохром бұл - құрамында билинді хромофоры бар ақуыз.
Фитохром барлық өсімдіктерден, соның ішінде жоғары сатыдағы өсімдіктерде табылды, ал ұқсас құрылысты молекулалар кейбір бактерияларда да кездеседі. Қазір осы пигменттердің көпшілігі үшін үш өлшемді құрылым белгілі. 1 суретте пигменттердің көпшілігі үшін үш өлшемді құрылым белгіленген.

Сурет 1 Фитохром

Криптохром(грек. сriptus- жасырын , chroma- түс) - өсімдіктер мен жануарлардың жарық сезгіш белоктарының класы. Бұл ақуыздар жасушаларға көк және ультракүлгін жарықты қабылдауға мүмкіндік береді. Криптохромдар көк (320-390 нм) және көрінетін жарық спектрінің жасыл (390-500 нм) аймақтарында айтарлықтай сіңіріледі. 2 суретте криптохромдар көк (320-390 нм) және көрінетін жарық спектрінің жасыл (390-500 нм) аймақтары көрінеді.

Сурет 2 Криптохром

Фототропин-ақуыз мембранасымен байланысқан зат, бірақ оның аминқышқылдық құрылысында созылған гидрофобтық учаскелер жоқ. Әдетте, ол мембраналық ақуыз кешендеріне кіреді.
Фототропиннің 1 ретінде екі LOV-доменді бөліп алуға болады (light-oxygen-voltage). Олар фототропизм, хемотропизм (оттегінің немесе редокс-потенциалы градиенті бойынша) және потенциалға тәуелді мембраналық процестер жауапты рецепторлы белоктарда кездеседі. 3 суретте фототропиннің хемотропизм (оттегінің немесе редокс-потенциалы градиенті бойынша) және потенциалға тәуелді мембраналық процестер жауапты рецепторлы белоктарды көруге болады.

Сурт 3 Фототропиннің құрамы(1-екі флавинді ядролардың бірін көк жарықпен фотобактивациялау; 2-киназалық доменге конформацияның өзгеруі түрінде қозудың берілуі; 3-екінші мессенджерлерді фосфорлау; 4-фототропиннің ақуыз бөлігінің функционалдық домендері)

1.4 Күн сәулелерінің сапалық құрамы

Жарық - өсімдіктер тіршілігіне тікелей әсер ететін ең қажетті факторларының бірі. Әдетте, өсімдіктер өзіне қажетті жарық мөлшерін табиғи жолмен пайдаланады.
Күн сәулесі көзге анық көрінетін (қызыл, тоқсары, сары, жасыл, көгілдір, көк және күлгін), сонымен қатар көзге көрінбейтін ультракүлгін және инфрақызыл сәулелерінен тұрады. Әр жарық белгілі бір ұзындыққа ие, нанометрмен (нм) өлшенетін толқындардың диапозоны болып табылады.
Күн сәулелерінің барлық спектірлерінің ішінен, олардың визуалды түрде көрінетін бөлімдері, яғни 390-710 нм аралықтағы толқындарының диапозонында кездесетін және кемпірқосақты тудыратын бөлімі, өсімдіктер тіршілігі үшін ең қажеттісі болып келеді. Біз түрлі түсті кемпірқосаққа назар аудаған кезде, негізінен бірнеше түске (қызыл, тоқсары, сары, жасыл, көгілдір, көк және күлгін) ыдырап ажыраған ақ түсті ғана көретінімізді байқамаймыз.
Визуалды жарық спектрінің түсі күн спектріндегі көк сәулелерінен қызыл сәулелеріне қарай өсетін толқын ұзындығына байланысты. Ал кванттардың шамасы (лaт. Quаntum - қaншa; тaбиғaты диcкpeттi яғни үзiлicтi физикaлық шaмaның мүмкiн бoлaтын өзгeрyiнiң eң кiшi мөлшepi) мен олардың энергетикалық потенциалы қарама-қарсы бағытта өзгереді: көк сәуле кванттары қызыл кванттарға қарағанда энергияға бай.
Өсімдіктер әдетте қызыл және көк жарықты сіңіріп, жасыл түсті көрсетеді.
Осылайша, өсімдіктер қалыпты даму үшін, күн сәулесінің барлық спектрін қажет етпейді: сәулелердің тек 25 %-ы өсімдіктерге керек толқын ұзындықтрынан құралған (негізінен бұл көк, көк-күлгін және спектрдің қызыл учаскелері). Қызыл жарық тамыр жүйесінің өсуіне, жеміс гүлденуіне және жетілуіне әсер ететін пигменттерді белсендіреді. Ал көк пен күлгін жапырақтардың дамуы мен өсімдіктің өсуіне жауап береді. Атап айтқанда, көк түс ересек өсімдіктердің жапырақтағы лептесіктерінің енін реттейді, жапырақтардың күнге қарай бұрылуын басқарады, сабақтардың өсуін тежейді.

1.5 Хлорофилл

Сәулелер сіңірілетін негізгі зертханасы жасыл өсімдіктердің хлоропласттары болып табылады. Хлоропласт құрамына фотосинтез процесінде жарықтың сіңірілуіне жауап беретін түрлі өсімдік пигменттері кіреді. Осындай пигменттердің бірі хлорофилл мен каротиноидтардың химиялық қосылыстары болып табылады. Хлорофиллдің екі түрі кездеседі: А және В. Бұл екі хлорофилл типтерінің арасында химиялық құрамына қарай өзгешеліктер бар. Дегенмен, хлорофиллдің екі нұсқасы да тиімді фоторецепторлар болып табылады және өсімдікке күн сәулесінің энергиясын белсенді сіңіруге мүмкіндік береді.
Хлорофиллдің нұсқалары арасындағы екінші айырмашылық-сіңірілетін толқындердың ұзындығы. Екі нұсқада да олар әртүрлі. А және В хлорофиллдарының сіңіру спектрінде екі айқын белгіленген максимум бар: қызыл аймақта 660 - 640 нм аралығында және көк күлгін аймақта ‒ 430 және 450 нм. Осылайша, екі хлорофилл күн сәулесін сіңіруде бір-бірін толықтырады деп айтуға болады. Табиғи жағдайда хлорофиллдердің арақатынасы келесі пропорциясына сәйкес келеді: 3 (хлорофилл-А): 1 (хлорофилл-В). Олар бірге жасыл пигментті құрайды.
Өсімдіктерде жарық кезінде пайда болатын екінші химиялық зат-хлорофиллдің каротиноидтары. Бұл табиғатта кең таралған сары, тоқсары және қызыл пигменттердің үлкен тобы. Олардың үш жүзден астам түрі табылған, алайда фотосинтезге тек кейбіреулері ғана қатысады. Каротиноидтар толқын ұзындығы 280-550 нм болатын (бұл жасыл, көк, күлгін, ультракүлгін спектрлері) жарықты сіңіреді. Хлорофиллдермен сіңірілетін қызыл түс, каратиноидтармен сіңірілмейді.
Каротиноидтар хлорофиллға сіңірілген кванттардың энергиясын беретін қосалқы пигменттердің рөлін атқарады, бұл организмдерге хлорофиллмен сіңірілмейтін визуалды көрінетін спектрдің бөлігін толық пайдалануға мүмкіндік береді.
Сонымен қатар, каротиноидтар өсімдіктердің фотосинтетикалық аппаратының қызметінде ерекше рөл атқарады: хлоропласттар жасуша ішінде тек каротиноидтар сіңетін көк сәулелердің әсерінен ғана қозғалады. Олар фотожүйелеррді жұмысында іркілістерге алып келетін "артық жүктемелерден" қорғайды. Сондай-ақ өсімдіктерде белсенді оттегі тасымалдаушылары болып саналады. 4 суретте каротиноидтар фотожүйелеррді жұмысында іркілістерге алып келетін "артық жүктемелерден" қорғауды және өсімдіктерде белсенді оттегі тасымалдауын көруге болады.

Сурет 4 Өсімдік жасушасындағы хлорофилл

1.6 Кейбір жасанды жарық лампаларының сипаттамасы

Қазіргі таңда, диодтық лампаларды тек жылыжайларда ғана емес, сонымен қатар күнделікті тұрмыста да қолдану өте тиімді болып саналады. Өйткені, LED лампалары қарапайым лампаларға қарағанда энергияны үнемдеуші жарық көздеріне жатады және едәуір ұзақ уақыт бойы жұмыс жасайды. Мысалы, олар 30000-100000 сағатқа дейін тоқтаусыз қуат берсе, қарапайымдар 4000 сағатқа дейін ғана шыдайды. Қуат кез келген лампаның негізгі көрсеткіші болып саналады. Тұрмыстық жағдайда, диодтық лампалар 1-25 Вт аралықтағы қуатпен пайдаланылғанда, кәдімгі лампалар 20-150 Вт арасында жұмыс жасайды. Бұл параметр электр энергиясын тұтыну жылдамдығының деңгейін көрсетеді, яғни кәдімгі лампалар электр қуатын 6 есе көп жұмсайды деп айтсақ, қателесер емеспіз.
Люмен және Люкстің айырмашылықтары:
1 Люмендер мен люкстерді жиі шатастырады. Бұл шамалар жарық ағынын және жарықты өлшеу бірліктері болып табылады.
2 Лампаның электр қуаты Ватта, ал жарық ағыны ("жарық қуаты") - люменде (Лм) өлшенеді. Люмендер неғұрлым көп болса, шам соғұрлым көп.
3 Жарық ағыны жарық көзін сипаттайды, ал жарықтандыру жарық түсетін бет болып келеді.
4 Жарықтандыру люкспен (Лк) өлшенеді. Ауданы 1 ш.м. бетін біркелкі жарықтандыратын, 1 Лм жарық ағыны бар жарық көзі, онда 1 Лк жарықтандыруды тудырады.

1.7 Спектр және түс

Лампа сәулеленуінің түсі түс температурасымен сипатталады (CCT - Correlated Color Temperature). Бұл, металл кесектерін қыздыру жағдайында оның түсі қызыл-тоқсарыдан көкке дейін өзгеру принципінің мысалында негізделеді. Түсі лампаның түсіне ең жақын келетін жағдайға дейін қыздырылатын металдың температурасы лампаның түс температурасы деп аталады. Ол Кельвин градустарында өлшенеді.
Лампаның басқа параметрі - түс беру коэффициенті (CRI-color rendering index). Бұл параметр жарықтандырылатын нысандардың түсі шынайы түстерге қаншалықты жақын екенін көрсетеді. Бұл шаманың 0-100 аралығында мәні бар. Мысалы, натрийлі лампалардың түс беру коэффициенті төмен: олардың астында орналасатын барлық заттар бір түсті болып көрінеді. Люминесцентті лампалардың жаңа модельдері жоғары CRI-ға ие.
Өсімдіктер тартымды көрінуі үшін CRI мәні жоғары лампаларын пайдалануға тырысу керек. Бұл екі параметр әдетте люминесцентті шамдардың таңбалауында көрсетіледі. Мысалы, (735 - CRI=70-75) мәні бар лампа, CCT=3500K - жылу-ақ түсті лампа болса, 960 - CRI=90 лампасы, CCT=6000K - күндізгі жарық лампаны білдіреді.
Кесте 1 Лампалардың салыстырмалы кестесі

CCT (K)
Лампаның түрі
Түс
2000
Төмен қысымды натрийлік лампа (көшені жарықтандыру үшін қолданылады), CRI10
тоқсары
2500
Жоғары қысымды натрийлі лампа жабынсыз (ДНаТ), CRI=20-25
сары
3000-3500
Қыздыру лампасы, CRI=100, CCT=3000К
Жылы ақ түсті Люминесцентті лампа (warm-white), CRI=70-80
Галогенді қыздыру лампасы, CRI=100, ССТ=3500K
ақ
4000-4500
Суық түсті Люминесцентті лампа (cool-white), CRI=70-90
Металлогалоидты лампа (metal-halide), CRI=70
Суық ақ
5000
Сынап лампасы, жабыны бар, CRI=30-50
Ашық көгілдір
6000-6500
Люминесцентті күндізгі жарық лампасы (daylight), CRI=70-90 Металлогалоидты лампа(metal-halide, ДРИ), CRI=70 Сынап лампасы (ДРЛ) CRI=15
көгілдір

Өсімдіктерде болатын фотосинтез процесінің нәтижесінде жарық энергиясы өсімдікте қолданылатын энергияға айналады. Фотосинтез барысында өсімдіккөмірқышқыл газын сіңіреді және оттегі бөледі. Жарық өсімдікте әртүрлі пигменттермен сіңеді, негізінен хлорофиллмен. Бұл пигмент спектрдің көк және қызыл учаскелерінде жарықты сіңіреді. Фотосинтезден басқа спектрдің түрлі учаскелерінің жарығы әсер ететін өсімдіктерде басқа да процестер бар. Спектрді таңдау, ашық және қараңғы кезеңдердің ұзақтығын кезектестіру арқылы өсімдіктің дамуын тездетуге немесе баяулатуға, вегетациялық кезеңді қысқартуға болады.
Мысалы, спектрдің қызыл аймағында сезімталдық шыңы бар пигменттер тамыр жүйесінің дамуына, жемістердің жетілуіне, өсімдіктердің гүлденуіне жауап береді. Ол үшін жылы жайларда сәулеленудің көп бөлігі спектрдің қызыл аймағына келетін натрийлі шамдар қолданылады. Көк аймақта сіңіру шыңы бар пигменттер жапырақтардың дамуына, өсімдіктің өсуіне жауап береді. Көк жарықтың жеткіліксіз мөлшерімен өскен өсімдіктер (мысалы, қыздыру шамының астында), басқа өсімдіктерге қарағанда биіктеу келетіндер - олар "көк жарықты" көбірек мөлшерде сіңіру үшін жоғарыға қарай созылуға тырысады. Өсімдіктің жарыққа қатысты ориентациясына жауап беретін пигмент көк сәулелерге де сезімтал болады.
Осыдан маңызды қорытынды пайда болады: өсімдіктерді жарықтандыруға арналған лампа қызыл және көк түсті болуы керек. 5 суретте пайда болады: өсімдіктерді жарықтандыруға арналған лампа қызыл және көк түсті болуы көрінеді.

Сурет 5 Хлорофиллдің сіңіру спектрі (көлденең - толқын ұзындығы nm)

1.8 Өсімдіктерді жарықтандыруға арналған лампалар

Өсімдіктерді жарықтандыруға арналған лампалардың екі түрі бар-спиралі бар қыздыру лампалары және газ разрядты лампалар, онда жарық газ қоспасында электр разрядында генерацияланады. Қыздыру лампаларын розеткаға тікелей қосылуы мүмкін. Газразрядты лампалар арнайы іске қосуды реттеу аппаратурасын (балласт деп аталатын) талап етеді-бұл лампаларды олардың кейбіреулері өздерінің цоколдарымен қыздыру лампаларына ұқсайтынына қарамастан, розеткаға қосуға болмайды. Тек жаңа шағын люминесцентті лампаларды кірістірілген балластпен патронға айналдыруға болады.

1.9 Қыздыру лампалары

Бұл лампаларға төбедегі люстраға бұралатын кәдімгі қыздыру лампалардын басқа лампалар жатады:
Лампалардың жарықтығы мен қызмет ету мерзімін арттыруға мүмкіндік беретін колба ішінде газ қоспасы бар галогенді лампалар. Бұл шамдарды жиі металл галогенді деп аталатын газразрядты металлогалоидпен шатастыруға болмайды. Жаңа лампаларда криптон мен ксенон газдарының қоспасы пайдаланылады,осының арқасында спираль жарығының жарықтығы одан да жоғары.
Колбалары неодим қоспасымен шыныдан жасалған неодим лампалары (Chromalux Neodym, Eurostar Neodymium). Бұл әйнек спектрдің сары-жасыл бөлігін сіңіреді және жарықтандырылатын объектілер көрнекі көрінеді. Шындығында, бұл лапа қарапайым бөлме лампасынан артық жарық бермейді. 6 суретте қыздыру лампасының әйнек спектрдің сары-жасыл бөлігін сіңіреді және жарықтандырылатын объектілер көрнекі көрінеді.

Сурет 6 Қыздыру лампасы

1.10 Жалпы мақсаттарда қолданылатын люминесцентті лампалар

Бұл типті лампалар бәрімізге белгілі-бұл үй-жайлардағы стандартты жарық көздері. Люминесцентті лампалар қыздыру лампаларына қарағанда өсімдіктерді жарықтандыруға жақсырақ бейімделген. Жақсы қасиеттерден, жоғары жарық беруді (50-70 ЛмВт), төмен жылу сәулесін және ұзақ қызмет ету мерзімін атап өтуге болады. Мұндай лампалардың кемшілігі олардың спектрі өсімдіктерді жарықтандыру үшін аса тиімді емес. Дегенмен, жарық жеткілікті болса, спектр маңызды емес. Бұл шамдардың жұмыс істеуі үшін арнайы іске қосуды реттейтін аппаратурасы (ПРА, балласт) бар шамдар қажет. Бұл аппаратураның екі түрі бар - электромагниттік (ЭМПРА - дроссель) және электронды (ЭПРА, электрондық балласт). Екіншісі тиімді болып келеді -шамдарды қосу және жұмыс істеу кезінде жыпылықтамайды, лампалардың қызмет ету мерзімі мен лампамен сәулеленетін жарық мөлшері артады. Кейбір электронды балластар лампалардың жарықтығын реттеуге мүмкіндік береді.
Лампаның қуаты оның ұзындығына байланысты болады. Ұзын лапмалар көбірек жарық беруге қабілетті. Мүмкіндігінше ұзын және қуатты шамдарды қолдану керек, өйткені оларда жарық беру ауданы жоғары. Басқаша сөзбен айтқанда, 36 Вт-тық 2 шам 18 Вт-тық 4 шамнан жақсы болады. 7 суретте люминисцентті лампасының әр-түрлі бар екендігі және асытндағы бөлме өсімдіктерді өсіруге болатындығын көруге болады.

Сурет 7 Люминисцентті лампасының астындағы бөлме өсімдіктері

1.11 Шағын люминисцентті шамдар

Бұл шамдар орнатылған балластпен қатар онсыз да болады. Кіріктірілген балласты шамдар жалпы мақсаттағы ұзын люминесцентті шамдардан тек аз габариттермен және пайдалану қарапайымдылығымен ерекшеленеді-оларды әдеттегі патронға айналдыруға болады. Өкінішке орай, мұндай шамдар үй-жайларды жарықтандыру кезінде қыздыру шамдарын ауыстыру үшін шығарылады және олардың спектрі қыздыру шамдарының спектріне ұқсас, бұл өсімдіктер үшін оптималды нұсқа болып саналмайды.
Ең жақсысы, осы лампаларды бірнеше шағын өсімдіктер үшін пайдалану болып келеді. Қалыпты жарық ағынын алу үшін шамдардың қуаты кемінде 20 Вт (қыздыру шамына арналған 100 Вт аналогы), ал өсімдікке дейінгі қашықтық 30-40 сантиметрден аспауы тиіс.
Қазіргі уақытта үлкен қуатты 36-дан 55 Вт аралығында шағын люминесценттік шамдар сатылымда бар. Бұл шамдар қарапайым люминесцентті шамдармен салыстырғанда, ұзақ қызмет ету мерзімімен, тамаша түс беру (CRI90) және өсімдіктерге қажетті жоғары жарық беруімен (20%-30%) ерекшеленеді. Ықшамдылық шамдарды рефлектормен бірге тиімді пайдалануға мүмкіндік береді және бұл маңызды болып табылады. Бұл лампалар жарықтандыру жүйесінің шағын қуатында өсімдіктерді жарықтандыру үшін оңтайлы таңдау болып табылады(жиынтық қуаты 200 Вт дейін). Кемшілігі - қымбат және үлкен қуатты шамдарға арналған электрондық балласты пайдалану қажеттілігі болып табылады. 8 суретте қымбат және үлкен қуатты шамдарға арналған электрондық балласты пайдалануға болады.

Сурет 8 Шағын люминисцентті шам

1.12 Газ разрядты шамдар

Бүгінгі күні газразрядты шамдар - ең жарық шамдар. Олар көлемі бойынша шағын; олардың жоғары жарық беруі - үлкен аумақты алып жатқан өсімдіктің бір шамымен жарықтандыруға мүмкіндік береді. Осы шамдармен бірге арнайы балласты пайдалану қажет. Мұндай шамдардың, жарық көп қажет болған жағдайда, пайдалану мағынасы бар; жалпы қуаты 200-300 Вт кем болса, ең жақсы шешім - ықшам люминесцентті шамдарды пайдалану болып табылады.
Өсімдіктерді жарықтандыру үшін негізгі үш шам қолданылады: сынап, натрий және металлогалоидты, кейде металл галогенді деп те аталады. 9 суретте өсімдіктерді жарықтандыру үшін негізгі үш шам қолданылады: сынап, натрий және металлогалоидты, кейде металл галогенді де және газ разрядты шамдарды көруге болады.

Сурет 9 Газ разрядты шамдар

1.13 Сынап шамдары

Бұл барлық газразрядты шамдардың ең тарихи ескі түрі. Түс беру коэффициенті төмен (осы шамдардың жарық астында өлі-көк болып көрінеді), және спектралды сипаттамаларды жақсартатын жабыны бар жаңа шамдар бар. Бұл шамдардың жарық беру мүмкіндігі көп емес.
Кейбір фирмалар, мысалы, OSRAM Floraset, сынап шамдарын пайдалана отырып, өсімдіктер шамдарын шығарады. Сынап лампалардың түрін 10 суретте көрсетілген.

Сурет 10 Сынап лампалары

1.14 Жоғары қысымды натрий шамдары

Бұл жарық беру, жарық көздері тұрғысынан ең тиімділерінің бірі. Бұл шамдардың спектрі негізінен өсімдіктерінің тамыр түзілуі және гүлдің шығуына жауап беретін қызыл аймақ пигменттеріне әсер етеді. Бұл шамдар кіріктірме шағылдырғышпен жасалған, қорғағыш шынысы жоқ шамдарда пайдалануға рұқсат береді (басқа натрийлік шамдарға қарағанда), өте маңызды ресурсы бар (12-20 мың сағат). Натрийлі шамдар көп мөлшерде жарық береді, сондықтан үлкен қуатты төбелік шам (250 Вт және одан жоғары) бірден үлкен аумақты жарықтандыруға болады - қысқы бақтар мен өсімдіктердің үлкен коллекцияларын жарықтандыру үшін ең жақсы шешім болып саналады. Алайда, мұндай жағдайларда оларды сәулелену спектрін теңгеру үшін сынап немесе металлогалоидты шамдармен кезектестіру ұсынылады. 11 суретте жоғарғы қысымды натрий лампаларын көруге болады.

Сурет 11 Жоғары қысымды натрий шамы

1.15 Металлогалоидты шамдар

Бұл өсімдіктерді жарықтандыру үшін ең жақсы шамдар-жоғары қуат, үлкен ресурс, сәуле шығарудың оңтайлы спектрі. Өкінішке орай, бұл шамдар, әсіресе сәуле шығару спектрі жақсартылғандары, басқа шамдардан қымбат. Сатылымда Philips (CDM), OSRAM (HCI) керамикалық оттықтары бар жаңа шамдар бар. Металлоидты шамның түрін 12 суретте көрсетілгендей түрі бар.

Сурет 12 Металлоидты шам

Кесте 2 Өсімдіктерді жарықтандыруға арналған шамдардың салыстырмалы кестесі

Қыздыру лампасы
Люминесцентті лампа
Кіші люминесцентті лампа
Газразрядты лампа
Шамнынң шамамен бағасы
$5,
$10-15 мамандандырылған
$5 - кәдімгі,
$10-20 - мамандандырылған
$5 - қуаты аз, қыздыру шамдарын ауыстыру үшін,
$15-40 - қуаты 35-90 Вт болатын және мамандандырылған шамдар
$ 20-аз қуатты шам $ 30-80-орташа қуатты шам, $ 50-150-үлкен қуатты шамдар
Балласттың бағасы (ПРА)

$5-10 - кәдімгі,
$15-30 - электронды
Патронға оралатын лампаларға қажет емес, $20-30 - электронды
$20-50 - кәдімгі $30 -100 - электронды, лампалардың спектрін реттей алатын лампа
Жарықтандыру жүйесінің бағасы

$10 - патрондары бар қолдан жасалған рефлектор
$15-40 - лампалар мен балласттан тұратын жүйе
$20 - қолдан жасалған
$30-100 - сатып алынған
$100-500 - толық жинақталған жүйе
Жұмыс істеу мерзімі
750 сағ. - қыздыру лампалары,
2000 сағ.артық - галогенді
15-20 мың сағат
15-20 мың сағат
5-20 мың сағат
Күнделікті жарық беру кезіндегі нақты қызмет мерзімі

6 ай
9-12 ай
1-2 жыл
Бөлінетін жылу
1000 Лм-ке.
90 Вт. Шамның барлық энергиясы жылу түрінде бөлінеді
Қатты емес. 1000 Лм-ке 10-15 Вт. Лампа ұзын болғандықтан, бөлінетін жылу бір жерде шоғырланып тұрмайды.
Өте аз жылу мөлшері 1000 Лм-ке 5-10 Вт, жылу бір жерде шоғырланған. Қуатты шамдарды ауыстырғанда салқындату жүйесі қажет
Жарық беру жүйесінің қуат диапазоны
Жарықтандыру және жылыту үшін шағын шамдарды пайдалануда қолданылады
Өсімдіктер өте үлкен емес. Сөредегі немесе стеллаждағы өсімдіктер топтары
Жүйенің толық қуаты 200-300 Вт дейін болатын өсімдіктердің үлкен топтары.
Үлкен өсімдіктер топтары мен оранжереялар-төбелік жарықтандыру

2 Зерттеу әдістері

2.1 Өсімдіктерді жасанды жарық астында дұрыс өсіру

Кез келген өсімдікті жасанды жарық астында өсіру үшін келесі шарттар сақталу қажет:
... жалғасы

Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.