Veba 2 Radijacija i svetlostosnovni pojmovi instrumenti za

Vežba 2: Radijacija i svetlostosnovni pojmovi, instrumenti za merenje i uticaj na biljke Danijela Nikolić

Radijacija- sunčevo zračenje n Sunčevo zračenje nastaje kao posledica termonuklearnih reakcija na Suncu i u formi elektromegnetnih talasa prolazi kroz više različitih slojeva u kosmičkom prostoru, na svom putu od izvora do mesta prihvatanja zračenja na površini Zemlje. n Na tom putu dolazi do odbijanja, upijanja, rasipanja i propuštanja zračenja od strane različitih molekula, čvrstih čestica i površina zbog čega se menja kvalitet i smanjuje kvantitet Sunčevog zračenja. n Sunčevo zračenje obuhvata: nevidljivi deo spektra (kraće od 400 nm i duže od 700 nm) vidljivi deo spektra (400 nm- 700 nm) n n

Deo elektromagnetnog spektra koji je značajan za biološke procese na zemlji, može se, prema talasnim dužinama i vidljivosti podeliti na: 1) kratkotalasno nevidljivo zračenje (x zraci, ultraljubičasto zračenje)mutageno i fotodestruktivno delovanje 2) zračenje vidljivog dela spektra, ili bela svetlost- fotoenergetsko dejstvo u fotosintezi i fotobiološko (PAR- Photosyntetic Active Radiation) 3) infracvreno zračenje- toplotno dejstvo, fotomorfogenetski procesi kod biljaka.

n Sunce stalno odaje jednu količinu toplote koja do gornjih slojeva atmosfere dovodi konstantnu količinu toplote. Ta vrednost iznosi 1380 W/m 2. n Ta ogromna količina energije se označava kao Solarna konstanta, i ona predstavlja 100% Sunčevog zračenja koje može dospeti do Zemlje, međutim to se u stvarnosti ne desava, jer se prolaskom kroz atmosferu veliki deo zračenja apsorbuje, odbija ili rasipa. n U različite životne procese (fotosinteza) učestvuje 1% energije. Taj deo se ne pretvara u toplotnu već u potencijalnu hemijsku E. Zračenje kraćih talasnih dužina (plavi deo spektra) se jače rasipa od zračenja dužih talasnih dužina, otuda plava boja neba. Odnos direktnog i difuznog zračenja je promenljiv i zavisi od geomorfoloških i klimatskih uslova. Veća količina direktnog zračenja je u pustinjskim predelima u odnosu na šumske predele i predele sa povećanom oblačnošću. n n

n Sunčevo zračenje ima pre svega veliku ulogu u procesu fotosinteze i to je fotoenergetski efekat na biljke. n Zračenje pojedinih talasnih dužina je stimulus za pokretanje i regulisanje određenih fizioloških procesa, rast i razviće biljke, što predstavlja fotobiološki efekat. Međutim preterana količina zračenja ima fotodestruktivni efekat naročito zračenje u ultraljubičastom delu spektra. Sa druge strane infracrveno zračenje ima termički ili toplotni efekat na biljke. n n Apsorpcija zračenja je slaba u kratkotalasnom, nevidljivom delu spektra a velika u vidljivom delu spektra.

Apsorpcija pre svega zavisi od pigmenata biljke ili fotoreceptora. Svaki fotoreceptor se odlikuje posebnim apsorpcijskim spektrom. Listovi sadrže nekoliko vrsta pigmenata, prvenstveno hlorofile (zeleni) i karotenoide (žuti), koji apsorbuju zračenje i iskorišćavaju njegovu energiju. Karotenoidi apsorbuju prvenstveno plavu i zelenu svetlost, a reflektuju svetlost u žutom i narandžastom delu spektra. Hlorofil apsorbuje crvenu i ljubičastu, a reflektuje zelenu i plavu svetlost (sl. 2). Sl. 2. Apsorpcioni spektri hlorofila i karotenoida

n Aktinometri su instrumenti koji služe za merenje sunčeve radijacije u ekologiji. Aktinometri po Robiču podrazumevaju par Hg termometara od kojih se svaki nalazi u posebnoj staklenoj vakumskoj cevi koja sprečava da mere temperaturu vazduha. Crni termometar ima nagaravljen rezervoar, a beli ima rezervoar obojen belom bojom, tako da pokazuju različite vrednosti temperature. Oduzimanjem vrednosti temperatura dobijamo vrednost koja se deli sa 14. 7 ( prevodni faktor). Dobijena vrednost označava sunčevu radijaciju na datom mestu izraženu u W/m 2.

n n Zadatak: Odrediti distribuciju intenziteta sunčeve E u toku dana (12 h) u 3 sastojine. Intenzitet zračenja predstaviti u J/cm 2/min na: 1) otvorenom polju 2) u jasenovoj šumi i 3) hrastovo-grabovoj šumi na osnovu podataka dobijenih merenjem aktinometrima po Robiču. čas 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 I 0. 59 0. 67 2. 55 3. 01 4. 27 4. 31 4. 9 4. 73 4. 6 2. 89 1. 13 3. 35 0. 63 II 0. 29 0. 67 0. 59 0. 54 0. 71 2. 18 1. 59 0. 84 0. 33 0. 42 0. 33 0. 2 III 0. 29 0. 12 0. 17. 0. 29 0. 33 0. 54 0. 29 0. 12 0. 17 0. 12

Osvetljenost ili intezitet svetlosti n Svetlost ima dvojaku ulogu u ekosistemu. Sa jedne strane donosi toplotnu energiju, a sa druge strane osvetljenost. Svojim trajanjem utiče na biološki ritam biljnih organizama (fotoperiodizam), a svojim intenzitetom i kvalitetom na morfu i orijentaciju biljaka. n U odnosu na osvetljenost svi biljni organizmi žive u odredjenom dijapazonu min. i max. osvetljenosti staništa. Odredjena količina svetlosti definisana kao svetlosni užitak (L=intenz. svetlosti na staništu/intenz. pune dnevne svetlosti) pokazuje pod kakvim uslovima osvetljenosti i dostupnosti energetskih resursa raste odredjena biljka. Te granice su tokom evolucije uslovile stvaranje 3 adaptivna tipa biljaka u odnosu na intenzitet svetlosti.

Heliofite n Tussilago farfara Sedum acre Sempervivum montanum Draba verna Heliofite – ne trpe zasenu, zahtevaju punu dnevnu svetlost. To su biljke otvorenih staništa, stepske, pustinjske, mediteranske, flotantne i visokoplaninske (Tussilago farfara, Sedum acre, Sempervivum montanum, Inula candida, Salvia officinalis, Draba verna).

Skiofite n Skiofite – biljke senke, prizemnih slojeva tamnih bukovih i četinarskih šuma. Ne trpe punu dnevnu osvetljenost (Oxalis acetosella, Maianthemum bifolium, Impatiens noli-tangere, Hedera helix, Chrysosplenium alternifolium). Hedera helix Impatiens noli-tangere

Obligatne skiofite n Obligatne skiofite – biljke duboke senke prilagodjene za život u minimalnim svetlosnim uslovima koji predstavljaju 140 -ti deo dnevne osvetljenosti (mahovine i papratnice, ređe cvetnice). Scolopendrium vulgare

Poluskiofite n Poluskiofite – predstavljaju prelaznu grupu i najčešće preferiraju punu dnevnu osvetljenost, ali podnose izvesnu Geranium pratense zasenu (Geranium pratense, Thymus serpyllum, Senecio vulgaris). Thymus serpyllum

Listovi svetlosti ili heliomorfni listovi - najčešće sa izraženim kutikularnim slojevima ili gustim dlakavim pokrivačem i brojnim stomama - najvažnija heliomorfna odlika je jako dobro razvijeno palisadno tkivo, koje je uglavnom višeslojno, dok je sunđerasto tkivo svedeno na niz ćelija između ovih palisadnih slojeva. U ćelijama mezofila su brojni hloroplasti, koji su sitni i sa manjom količinom hlorofila pa su ovakvi listovi svetlo zelene boje. Odlikuju se velikim brojem provodnih snopića 1. Epidermis lica 2. Palisadni parenhim 3. Sunđerasti parenhim 4. Intercelular 5. Epidermis naličja 6. Stome 7. Trihome 8. Provodni snopić 9. Ksilem 10. Floem 11. Sklerenhim. Poprečni presek lista vrste Syringa vulgaris

Listovi senke ili skiomorfni listovi n imaju tanku kutikulu, glatki su, sa krupnim epidermalnim ćelijama i relativno malim brojem krupnih stoma, odlikuju se malobrojnim provodnim snopićima a diferencija na palisadno i sunđerasto tkivo je slabije izražena, najčešće je razvijen jedan sloj ćelija palisadnog tkiva i jedan do dva sloja sunđerastog tkiva, ili je mezofil samo od sunđerastog tkiva. Listovi su sa malim brojem krupnih hloroplasti koji imaju veliku količinu hlorofila pa su tamno zelene boje 1. Epidermis lica Poprečni presek lista vrste Hedera helix 2. Palisadni parenhim 3. Sunđerasti parenhim 4. Epidermis naličja 5. Centralni provodni snopić 6. Bočni provodni snopić 7. Kolenhim.

Luxmetri n n n Luxmetri ili svetlomeri su instrumenti koji služe za merenje intenziteta svetlosti vidljivog dela spektra. Poseduju selensku fotoćeliju koja funkcioniše na principu izbacivanja kvanta iz selena što se detektuje na galvanometru čiji otklon pokazuje jačinu svetlosti. Vrednosti intenziteta svetlosti se tokom dana kreću u širokom dijapazonu pa pomoću preklopnika podešavamo opseg i osetljivost luksmetra. Merenja se vrše na svaka 2 sata tokom svetlog dela dana, dok visina na kojoj se meri zavisi od spratovnosti zajednice i rasporeda krošnji u šumskim zajednicama. Rezultati se prikazuju grafički na milimetarskom papiru. Pritom problem može da predstavlja variranje intenziteta, odnosno dobijenih vrednosti, koje je ogromno i komplikovano za prikazivanje na grafiku.

Luxmetar