qW8n39Nz4В настоящее время повышается технологический и технический уровень теплиц. Неизменным остается одно эффективность основывается на решении двух ключевых вопросов: снижении энергетических затрат и повышении продуктивности растений. На протяжении всей истории развития тепличного растениеводства происходило непрерывное совершенствование технологий, которые воздействую тем или иным образом на  растение.

Оптическая электротехнология переменного освещения (облучения) растений, подразумевает использование технических средств. Механизмы, устройства, приспособления создают переменное световое поле, параметры которого зависят от способа освещения (облучения). Способы освещения бывают: прерывистый, переменный, импульсный, разноспектральный т.д. В понятие биотехнической системы, применительно к оптической электротехнологии переменного освещения (облучения) растений, входят:

  • светотехническое оборудование (источники излучения, светильники, ПРА, световые приборы и т.д.);
  • техническое оборудование, при помощи которого меняются параметры светового поля (способы облучения);
  • различные по конструкции стеллажи, задающие пространственное положение рабочей (облучаемой) поверхности;
  • особенности биологического объекта (культура, сорт, вегетационная фаза).

Каждая часть данной биотехнической системы содержит множество факторов, отражающих основные аспекты построения технологических схем облучения тепличных растений. Комбинации значений каждого из признаков приводят к синтезу конкретных типов технологических схем облучения.

Совокупность светотехнического оборудования, технического оборудования, конструкции стеллажа при взаимодействии с биологическим объектом (растение, фитоценоз) неизбежно возникает биотехническая система с преобладанием определенных технических компонент физического, химического или механического характеров. Причем при временно-пространственном согласовании и совместной работе биологической и технической составляющих биотехнической системы возникают различные функциональные состояния, как отдельных элементов, так и системы в целом.

Заметим, что биообъект находится в процессе последовательного «прохождение» из одного устойчивого состояния в другое – это характеризуется последовательной сменой функциональных состояний биологической части системы. Выделим три состояния биотехнической системы: не напряженное, промежуточное и напряженное. Таким образом, мы подошли к вопросу оценки показателем, которой является уровень напряженности функционального состояния биотехнической системы.

Между функционированиями технической и биологической частей неизбежно возникают некоторые противоречия:

  • по целям функционирования: в технической части – оптимальность, в биологической – предпочтительность;
  • по времени реакции на воздействие: в биологических через определенный временной промежуток происходит процесс приспособления, адаптации, а в технических элементах на несколько порядков быстрее.

Из этих противоречий возникают следующие проблемы функционального состояния биотехнической системы:

  • количественной оценки напряженностей;
  • согласования во времени напряженностей;
  • своевременная и качественная коррекция.

Таким образом, можно предложить, учитывая в основном колебательное преобладание динамики напряженности биологической части биотехнической системы, что необходимо использовать технические элементы:

  • или работающие синхронно с биологической частью системы, т.е. подстраивающиеся под нее;
  • или компенсируя повышение напряженности биологической системы.

Отметим так же, что при взаимодействии биологической и технической частей могут наступить и «резонансные» явления действующие как деструктивно, так и позитивно (достижение хорошего эффекта при минимальных затратах и управляющих воздействиях).

Оптические электоротехнологии переменного облучения растений являются технологическими процессами фотобиологического действия. Фотобиологические реакции происходят по схеме первичные фотофизические реакции – первичные фотохимические реакции – биохимические реакции. Особенности фотобиологических реакций проявляются уже на первичных стадиях поглощения излучения. Имеется в виду фотоадаптация биологических приемников излучения, их «приспосабливание» к световым условиям, позволяющее биообъекту выжить и репродуцировать.С функциональной стороны фотобиологические реакции можно подразделить на собственно физиологические и деструктивно-модифицирующие. Первые, в свою очередь, делятся на энергетические, биосинтетические и информационные. Облучение растений охватывает фотосинтез (энергетический процесс), биосинтез хлорофилла (биосинтетический процесс) и морфогенез, периодизм, тропизм (информационные процессы). Это подтверждает сложность биообъектов и разносторонние требования.

Необходимо отметить, что особенностью всех биологических систем является структурно-функциональная саморегуляция. Самоорганизационные процессы проявляют себя во всех видах материи. Важным свойством самоорганизации материи в полном соответствии с теорией функциональных систем является определенная и ясно выраженная целесообразность формирования и развития целостных структур.

Самоорганизация – самопроизвольное установление в неравновесных диссипативных средах устойчивых регулярных структур. Первые исследования явления саморганизации были проведены И.Р. Пригожиным и его коллегами в 1960-е годы. Процесс самопроизвольного формирования регулярных структур называют также процессом формообразования. Диссипативная среда – это распределённая физическая система, в которой энергия одних полей (обычно упорядоченных) необратимым образом переходит в энергию других полей (обычно хаотических). Фактически диссипативны все реальные среды, ибо в соответствии с общим принципом возрастания энтропии любая замкнутая система стремится перейти в термодинамически равновесное состояние.

Самоорганизационные процессы проявляют себя во всех видах материи. Важным свойством самоорганизации материи в полном соответствии с теорией функциональных систем является определенная и ясно выраженная целесообразность формирования и развития целостных структур. Параметры установившихся макроскопических структур не зависят (в некоторых пределах) от изменения начальных условий. Они определяются лишь свойствами неравновесной диссипативной среды (поля). В этом смысле такие диссипативные структуры естественно назвать автоструктурами, подобно тому, как установившиеся колебания в диссипативной системе с внешним источником энергии называют автоколебаниями.

Таким образом, данное свойство биологической системы дает возможность упростить процесс формирования математической модели применительно к оптической электротехнологии переменного облучения растений.

Следующий аспект данного исследования, получение информации о прохождении всех этапов той или иной технологии выращивания тепличных растений, что давало бы возможность принимать своевременные меры для их оптимизации, а также обеспечивает защиту растений от стрессовых ситуаций. Это влечет за собой проблему диагностировать состояние фитоценоза (уровень напряженности функционального состояния биосистемы) и, следовательно, разработку соответствующих методов диагностики.

Таким образом, методология оценки состояния биотехнических систем оптических электротехнологий переменного облучения растений должна основываться, не только на особенностях технической части или биологической части системы, а на функциональном взаимодействии всех частей:

  • источник излучения – пространственное распределение оптической энергии;
  • источник излучения – поверхностное распределение оптической энергии;
  • источник излучения – биологический объект;
  • распределение оптической энергии – архитиктоника растений;
  • распределение оптической энергии – ценотические взаимодействия;
  • и т.д.

Резюмируем выше сказанное:

  1. Биотехническая система оптических электротехнологий переменного облучения растений делится на две основные части техническую и биологическую. В свою очередь, техническая часть, делится на светотехническое оборудование, техническое оборудование и конструкцию стеллажа.
  2. Оценкой для биотехнической системы оптических электротехнологий переменного облучения растений может являться – уровень напряженности функционального состояния биологической системы на создаваемые световые условия.
  3. В связи со сложностью фотобиологических реакций растения, в создании математической модели необходимо использовать свойство всех биологических систем – структурно-функциональная саморегуляция.

Надеюсь, что своей статьей я вызвала у вас интерес к данной проблеме. Подпишитесь на новости, если эта тема вам не безразлична, оставьте комментарий о статье. За ранее благодарна с пожеланиями удачи и всех благ.