Zależność roślin od światła

Pewna szczeciniasta bylina z rodzaju astrów, rosnąca obficie na preriach, jest żywą busolą, ustawia bowiem w południe brzegi swoich liści w kierunku północ-południe. Tę samą własność ma też inna roślina - sałata południkowa (Lactuca serriola). Dzięki temu urządzeniu rano i wieczorem, kiedy natężenie światła jest najmniejsze, płaskie powierzchnie liści są tak ustawione, że otrzymują największą dostępną ilość światła. W południe, kiedy światła jest więcej, niż roślinie potrzeba, tylko krawędzie liści zwrócone są w kierunku słońca.
Inaczej zachowuje się bluszcz ze strefy umiarkowanej, który układa swoje liście w mozaikę tak, aby możliwie największa łączna powierzchnia była zwrócona w kierunku słońca. Inne rośliny wykazują równic precyzyjne przystosowania do swoich potrzeb świetlnych.
Wszystko to jest związane z procesem fotosyntezy, tzn. z wykorzystaniem przez roślinę światła do syntezy węglowodanów z dwutlenku węgla i wody. Intensywność światła potrzebna do tego procesu zmienia się w zależności od rośliny i jej warunków. Fotosynteza, przekształcanie energii słonecznej w pożywienie dla świata zwierzęcego, jest jednym z podstawowych zjawisk życia na Ziemi, bez którego to życie nie byłoby możliwe.
Niektóre rośliny, np. rosnące na obszarach pustynnych, są przystosowane do wysokiej intensywności światła. Inne rosną najlepiej w cieniu gęstych lasów. Pewien ciekawy drobny mech rośnie nawet w jaskiniach, gdzie prawie w ogóle nic dochodzi światło. Dokonuje on fotosyntezy dzięki zespołowi komórek, tworzących jakby baterię soczewek zdolnych do skupiania rozproszonego światła w komórkach zajmujących się specjalnie produkcją węglowodanów. Są to tak zwane chloroplasty, czyli ciałka zieleni, zawierające tajemniczą substancję zwaną chlorofilem, pełniącą rolę katalizatora przy działaniu światła słonecznego na dwutlenek węgla i wodę. W zależności od kształtu i ustawienia komórek zawierających chloroplasty, ilość chlorofilu wystawionego na działanie promieni słonecznych może być różna.
W Instytucie im. Smithsona skonstruowano specjalny aparat do ilościowych badań przyswajania dwutlenku węgla przez rośliny w różnych warunkach świetlnych. Jak pokazują wyniki doświadczeń, na proces ten wpływa nie tylko natężenie światła; długość fali ma także kapitalne znaczenie. Rośliny doświadczalne rosną z korzeniami zanurzonymi w odżywczym roztworze, a wierzchołki mają zamknięte w szklanej rurze o podwójnych ścianach. Światło otrzymują z otaczających lamp, tak, że zarówno natężenie, jak i długość fali można dowolnie regulować. Przez szklaną rurę przepuszcza się powietrze zawierające różne ilości dwutlenku węgla, tak więc każdy element składowy procesu pozostaje pod ścisłą kontrolą eksperymentatorów.
Doświadczenia te wykazały, że właściwa kombinacja długości fal świetlnych ma podstawowe znaczenie dla fotosyntezy. Tak więc niezależnie od swego natężenia, zwykle światło elektryczne jest niezbyt korzystne dla roślin, maksimum jego energii przypada bowiem w obszarze (podczerwonym, poniżej granic widzialności, podczas gdy światło słoneczne ma maksimum energii w obszarze zielononiebieskim. Gdy w specjalnych komorach doświadczalnych w Instytucie im. Smithsona hodowano krzaki pomidorów pod oświetleniem potężnych lamp, liście bladły i wreszcie stały się prawie białe. W tych warunkach chlorofil znika.