Efectele luminii asupra plantelor

1. Introducere

Lumina naturală este cel mai important factor climatic care influențează dezvoltarea plantelor. În funcție de durată și intensitatea sa, plantele suferă modificări pentru adaptare sau acomodare, își pot schimba morfologia, anatomia, structura biochimica sau alte însușiri.

Singura sursă pentru producerea luminii din sistemul solar este Soarele. Sursa energiei solare o reprezintă reacțiile termonucleare caracterizate prin reacția de fuziune nucleară a nucleelor de hidrogen în heliu și a carbonului în azot. Prima ocupa o pondere de aproximativ 90% și a doua de 10%. Aceste reacții termonucleare degaja o cantitate foarte mare de energie, temperatura la suprafața Soarelui fiind de aproximativ 6000 K.1

Când plantele sunt expuse luminii solare o parte din energie este reflectată iar o altă parte este absorbită și folosită de către vegetație pentru încălzire, evaporare și fotosinteza, care este transformarea energiei din radiațiile solare prin reacții fotochimice care absorb dioxid de carbon din atmosferă și generează energie organică și oxigen, asigurând și necesarul de respirație a altor organisme.

2. Efectele luminii asupra dezvoltării și mișcării plantelor

La plante lumina influențează procesele de respirație, transpirație, rata de dezvoltare și direcția de creștere. Deoarece în lipsa luminii nu se poate realiza fotosinteza, viața plantelor este în mod direct dependentă de acest factor ecologic. Multe plante sau numai anumite organe vegetale ale acestora, prezintă creștere sau mișcări orientate către lumină, fenomen numit fototropism.2

Deoarece direcția luminii este variabilă, această adaptare asigura orientarea cea mai bună a organelor de fotosinteză pentru a produce maximum de carbohidrați. Când planta nu doar crește pe o perioadă mai lungă de timp către lumina, ci se mișca zi de zi după mișcările soarelui, fenomenul se numește heliotropism. Exemplul cel mai bun este la floarea soarelui (Helianthus annuus), care se rotește ziua după soare, sau la dediței (Pulsatilla sp.), la care floarea se apleacă în jos pe timpul nopții.3

Plantele nu își orientează tot timpul frunzele pentru o absorbție maximă a luminii solare. Când nu dispun de apă suficientă acestea își mișca frunzele paralel cu razele solare, pentru a conserva apa minimizând transpirația. Unele specii, cum ar fi porumbul (zea mays) prezintă în epidermă superioară un număr mic de celule lărgite cu pereții subțiri, necutinizati, numite celule buliforme. Acestea ajuta în timp de secetă, deoarece prin pierderea apei își micșorează volumul și duc la răsucirea frunzei spre interior, determinând reducerea transpirației.4

În căutarea luminii, unele liane, așa cum este curpenul de pădure, se orientează spre exteriorul coroanei arborelui suport. În păduri arborii, pentru a nu fi în totalitate umbriți de către alți copaci concurenți la sursa de lumină, prezintă o dezvoltare mai pronunțată pe vertical față de orizontală. Dimpotrivă, un arbore mai izolat dezvolta o coroană mai deasă, compactă și piramidală față de arborii din desiș, care au o coroană mai rară, formată din crengi scurte și care începe de sus, dinspre mijlocul tulpinii mai înalte.5

Fotoperiodismul este răspunsul de dezvoltare a plantelor la stimuli luminoși nedirectionali, dar periodici. Astfel, procesele de dezvoltare, diviziunea celulară, creșterea organelor plantelor, coacerea fructelor etc., sunt adaptate la lungimea zilei și a nopții. Perioada de lumina din timpul zilei semnalează plantei trecerea de la stadiul vegetativ la cel de reproducere. După necesitățile de lumină a plantelor ele se clasifică fotoperiodic în plante de zi lungă ce au nevoie de 14 - 16 ore de lumină pentru a înflori, plantele de zi scurtă, ce au nevoie de o perioadă de 8 - 12 ore, plante intermediare, cu o fotoperioada de 12 - 14 ore și plante indiferente care nu sunt afectate de schimbarea lungimii zilei.6

Fotonastia este procesul prin care anumite organe ale plantei suferă mișcări reversibile prin acțiunea unor stimuli luminoși direcționali sau nedirectionali. Astfel la mimosa pudica se pliază frunzele pe timp de noapte, iar anumite flori se închid și se deschid în funcție de perioada de zi sau noapte, în concordanță cu activitatea polenizatorilor cu ajutorul cărora se reproduc. Florile pot fi clasificate în matinale, se deschid dimineața devreme și se închid în după-amiezile însorite, de exemplu zorelele (Ipomoea purpurea), de amiază, șopârlița (Veronica chamaedrys),

și vesperale, de seară, opățelul de noapte (Lychnis vespertina) - la ora 19 și regina nopții (Nicotiana affinis) - la ora 20.7