Ультрафиолетовые лучи Видимый свет Инфракрасные лучи

Видимый свет (0,4—0,75 мкм) составляет около 48 % лучистой энергии. Наиболее благоприятны для фотосинтеза красные лучи (0,6—0,7 мкм). Сине-фиолетовые лучи (0,4—0,5 мкм) поглощаются хлорофиллом, каротиноидами и другими компонентами клетки, но они вдвое менее эффективны, чем оранжево-красные. Наименьшую биологическую активность имеют зеленые лучи (0,5—0,6 мкм), они не поглощаются растениями, и поэтому большинство растений имеет зеленый цвет.

Инфракрасные лучи (более 0,75 мкм) не воспринимаются глазом человека, но на их долю приходится до 40 % общего количества лучистой энергии. Они согревают растения и животных, хорошо поглощаются почвой и водой. Существенная часть инфракрасных лучей, поступающих от Солнца, а также собственное тепловое излучение Земли поглощаются углекислым и некоторыми другими газами, повышая температуру атмосферы и создавая парниковый эффект.

В зависимости от требовательности к количеству света растения могут быть светолюбивыми (злаки, подорожник, акация, береза), теневыносливыми (большинство лесных растений) или тенелюбивыми (травы под пологом леса), в лесу они занимают различные экологические ниши — разные ярусы леса.

Животные используют солнце для географической ориентации. Некоторые насекомые способны различать ультрафиолетовые лучи, это позволяет им успешно ориентироваться на местности в облачную погоду. Ряду свободно передвигающихся организмов (бактериям, некоторым водорослям и животным) свойственен фототаксис (<греч. taxis расположение) — передвижение к свету (положительный фототаксис) или в обратном направлении (отрицательный фототаксис). Многим растениям присущи фототропизмы (<греч. tropos поворот) — изгибание органов в процессе роста (ростовые движения) навстречу солнцу.

Хемотрофные и часть гетеротрофных организмов способны обходиться без света, они обитают в глубоких слоях почвы, пещерах и океанических глубинах. Для большинства организмов свет необходим, они приспособлены к определенному режиму освещенности, так называемому суточному, или циркадному (<лат. circa около + dies день), ритму. Различают три вида суточной активности: дневная (большинство животных), ночная и круглосуточная (у организмов, живущих в укрытых от солнца местах: личинок насекомых, некоторых видов полевок). В соответствии с суточным ритмом у человека и животных изменяется секреция гормонов, деление клеток, частота сердцебиений и дыхания.

Фотопериодизм. Весной в организмах растений включаются физиологические процессы, приводящие к росту и цветению растений, у птиц просыпаются гнездовые инстинкты. С приближением осени растения сбрасывают листву, животные линяют и накапливают жир, птицы сбиваются в перелетные стаи. Сигналом для всех этих изменений служит продолжительность дня, с астрономической точностью определяющая время года. Реакцию организмов на продолжительность дня называют фотопериодизмом. Следование организмов ходу собственных биологических часов имеет решающее значение для выживания. Погода зачастую оказывается обманчивой: жаркая осень вдруг сменяется заморозками, а временные похолодания могут случиться и летом, но организмы непременно следуют календарю.

Фотопериодический сигнал у многих животных определяет начало диапаузы — периода временного физиологического покоя в развитии и размножении. Для животных северных широт характерна зимняя диапауза, для южных — летняя. У насекомых даже при высокой температуре с уменьшением продолжительности дня наступает зимняя диапауза.

Если сеянцы березы искусственно освещать более 15 часов в сутки, то они растут непрерывно, если же продолжительность облучения снизить до 10—12 часов, сеянцы сбрасывают листья и переходят в состояние зимнего покоя даже в очень теплом помещении. Изменение окраски и опадание осенних листьев не обнаруживает у деревьев прямой зависимости от погоды. В европейской части России начало сентября бывает теплее конца августа, тем не менее листопад всегда начинается в сентябре. Многие листопадные деревья средней полосы — дуб, ива, граб, бук — в южных условиях с длинным зимним днем не получают сигнала о приближении осени и становятся вечнозелеными.

Если гусеницу бабочки-капустницы содержать в условиях длинного дня, то из куколки быстро выходит бабочка, если продолжительность освещенности сократить до 14 часов в сутки, то гусеница, получив фотопериодический сигнал о приближении осени, даже летом формирует зимующую куколку, которая не раскрывается многие месяцы. Подобным образом у птиц можно вызвать перелетное состояние.

Один и тот же вид в разных широтах по-разному реагирует на продолжительность дня. Развитие личинок у бабочки стрельчатки щавелевой прекращается в районе Сухуми при длине дня 14,5 часов, Витебска — 18, Санкт-Петербурга — 19,5 часов.

Фотопериодизм у людей выражается в большей оптимальной продолжительности сна зимой (на 1—2 часа). Эта разница увеличивается при перемещении к полюсу (т. е. с удлинением ночи) и практически не зависит от климата.

Изучение фотопериодизма в жизнедеятельности организмов позволило увеличить эффективность использования одомашненных растений и животных. При искусственном освещении в теплицах круглогодично выращиваются овощи, цветы, рассада, повышается яйценоскость на птицефермах.