БІОФІЗИКА РОСЛИН - Ю. І. Посудін - 2004

І. ФІЗИЧНІ ВЛАСТИВОСТІ РОСЛИННИХ КЛІТИН ТА ТКАНИН

5. ОПТИЧНІ ВЛАСТИВОСТІ РОСЛИН

5.2. СПЕКТРАЛЬНІ ВЛАСТИВОСТІ ЛИСТКА

Кутикула, яка покриває епідерміс, відповідає за дзеркальне відбивання оптичного випромінювання, якщо воно падає на поверхню листка під кутом падіння, що не дорівнює нулю. Збільшення кута падіння викликає збільшення інтенсивності дзеркально відбитого випромінювання. Таким чином, загальне відбите випромінювання характеризується дифузним випромінюванням, яке залежить від довжини світлової хвилі, внутрішньої структури листка, пігментного складу і вмісту води, та дзеркальним випромінюванням, яке утворюється кутикулою і є частково поляризованим. Листки відбивають лише 6-10 % оптичного випромінювання видимої області спектра.

Пропускання оптичного випромінювання листком становить від З % до 40 % падаючого випромінювання. М'яке, гнучке та тонке листя характеризується більшим пропусканням порівняно з твердим та грубим листям.

Спектри поглинання, відбивання та пропускання рослинного листка наведено на рис. 5.3. Спектри характеризуються трьома специфічними областями.

Рис. 5.3. Спектри поглинання, відбивання та пропускання рослинного листка.

Видима область (400-700 нм) відзначається слабким (максимум 15 %) відбиванням та дуже низьким пропусканням оптичного випромінювання. Поглинання оптичного випромінювання листком становить 60-80 % падаючого випромінювання. У вищих рослин основними пігментами, що відповідають за поглинання оптичного випромінювання видимої області спектра, є хлорофіли, максимуми поглинання яких знаходяться між 450 нм та 660 нм, а також каротиноїди, ксантофіли та антоціашни. На поглинання впливає характер внутрішньої структури листка: губчастий мезофіл поглинає оптичне випромінювання інтенсивніше, ніж палісадні клітини. Екрануючий ефект, що утворюється пігментами, та розсіювання оптичного випромінювання усередині листка призводять до виникнення світлових градієнтів усередині листка. Всі рослинні пігменти стають майже прозорими на довжинах хвиль більших ніж 700 нм. Поглинання води характеризується мінімумом при 300-580 нм.

Ближня інфрачервона область (700 нм-1,3 мкм), в якій поглинання листка становить близько 10 %, через що оптичне випромінювання відбивається або пропускається листком. Рівень відбивання може досягати 50 % завдяки внутрішнім структурним елементам - таким як целюлоза. В цій області Вода має максимуми поглинання при 0,9 мкм та 1,1 мкм.

Середня інфрачервона область (1,3-2,5 мкм) відзначається інтенсивними смугами поглинання води в рослинній тканині при 1,45 мкм, 1,95 мкм, 2,74 мкм та 6,3 мкм.

На спектральні властивості листка впливають внутрішня структура, Морфологія та фізіологія листка, характеристика поверхні листка, зокрема шорсткість та опушеність, вік, вміст води, дефіцит мінеральних речовин, шкідники. Саме залежність спектральних параметрів від зовнішніх факторів покладено в основу методів спектрального моніторингу рослинних покривів.

Контрольні запитання

1. Сформулювати основні теорії, що пояснюють механізми ПОШИРЕННЯ ОПТИЧНОГО ВИПРОМІНЮВАННЯ через листок.

2. Чим визначаються спектральні властивості листка у видимій області спектра?

3. Чим визначаються спектральні властивості листка у ближній інфрачервоній області спектра?

4. Чим визначаються спектральні властивості листка в середній інфрачервоній області спектра?