«Дремлющие» растения помогут сохранить электричество
Расходы на электроэнергию в теплицах можно уменьшить, если использовать в них пульсирующее освещение.
Если мы хотим вырастить что-то вкусное и полезное, а света для этого вкусного и полезного не хватает, мы устраиваем подсветку. С помощью искусственного освещения можно в северных странах выращивать растения, которые привыкли к большему количеству света, чем можно получить от северного солнца.
Но искусственное освещение стоит денег, и порой довольно больших. Как пишут в The Conversation исследователи из Флоридского университета, расходы на электричество могут превышать 25% от всех расходов, потраченных на выращивание растений при искусственном освещении. Можно ли как-то уменьшить эту цифру?
С одной стороны, кажется, что нельзя. Сэкономить на электричестве означает сэкономить на свете, а растениям свет необходим, пожалуй, более, чем кому бы то ни было – энергия света им нужна для фотосинтеза. Но Кевин Фолта (Kevin M.Folta) и его коллеги решили проверить одну уловку: они разбили свет на порции, чередуя, к примеру, 6 часов света и 6 часов темноты, или 3 часа света и 3 темноты, или час и час и т. д. В целом растения получали столько же света, как и при обычном 12 часовом режиме (то есть 12 часов дня и 12 ночи), однако на них это сказывалось плохо: в статье в Environmental and Experimental Botany говорится, что саженцы капусты, репы и свёклы росли так, как будто они находились в полной темноте. Причина тут вполне понятна: у растений, как и у нас с вами, есть природные суточные ритмы, которые просто не могут приспособиться к ненормальному чередованию света и тьмы.
Однако суточные ритмы растений всё же удалось обмануть. Когда свет стали включать и отключать на пять секунд, саженцы стали расти, как обычно. Очевидно, биологические часы у них просто не успевали отреагировать на такие короткие изменения в освещённости, и аппарат фотосинтеза в темноте продолжал работать так же, как на свету. (Сам по себе этот феномен обнаружили ещё в 1931 году, правда, тогда эксперименты ставили со взрослыми растениями, а не с только что вылезшими из-под земли.)
Но будет ли тут выгода с точки зрения экономии электричества и денег, если свет будут гасить на пять секунд и зажигать на пять секунд? Нет, не будет – количество света всё равно будет то же. Однако оказалось, что свет можно включить на пять секунд, а выключить на 10, или даже на 20 секунд – и растения всё равно будут расти так, как будто они растут при нормальном режиме освещённости. То есть своеобразной инерции фотосинтетических комплексов хватает, чтобы после пяти секунд на свету ещё вдвое дольше выполнять какие-то молекулярные процессы. С определённой натяжкой это можно сравнить с дремотой: когда мы дремлем, мы находимся между сном и бодрствованием, и мозг продолжает воспринимать что-то извне.
Пульсирующее освещение с увеличенным периодом темноты позволяет уменьшить расход электричества на 30% и больше. По словам авторов работы, такой трюк сработал не только с капустой, репой и свёклой, но и с салатом-латуком, то есть экономить свет (и деньги) можно с разными растениями, хотя, очевидно, эти эксперименты лучше повторить по возможности для разных сельскохозяйственных культур.
