07 · Биология питания
Биология: как растение питается и подаёт сигналы
Биологическая линия отвечает на два вопроса: зачем растению каждый элемент и как оно «сообщает» о дефиците так, что это видит и человек, и камера. Эта связка «симптом → элемент → класс детекции» — мост к разделу ИИ-мониторинга.
Занятие 4 · Элементы и их роли
Растению нужны макроэлементы (N, P, K, Ca, Mg, S) и микроэлементы (Fe и др.). Ключевые для нашего проекта:
| Элемент | Роль в растении | Что при дефиците |
|---|---|---|
| N (азот) | белки, общий рост | общее пожелтение |
| Mg (магний) | центральный атом молекулы хлорофилла | межжилковый хлороз |
| Fe (железо) | синтез хлорофилла, перенос электронов | межжилковый хлороз молодых листьев |
| Ca (кальций) | клеточные стенки, точки роста | отмирание верхушек, краевой ожог |
| K (калий) | водный режим, устьица | краевой некроз |
Занятие 8 · Диагностика по фото (worked example, к Ц1)
Главный диагностический ключ — подвижность элемента: может ли растение «перекачать» его из старых листьев в молодые.
flowchart TB
Q["Где симптом?"] --> OLD["На СТАРЫХ (нижних) листьях"]
Q --> YOUNG["На МОЛОДЫХ (верхних) листьях"]
OLD --> M1["Подвижный элемент<br/>N (общее), Mg (межжилковый)"]
YOUNG --> M2["Неподвижный элемент<br/>Fe (межжилковый), Ca (верхушки)"]
Логика: подвижные элементы (N, Mg) растение забирает из старых листьев в пользу молодых → дефицит проявляется снизу. Неподвижные (Fe, Ca) перекачать нельзя → страдают молодые верхние листья.
Практика: набор из 6–8 фото листьев с разными симптомами; ученик классифицирует «подвижный/неподвижный → элемент-кандидат». Эти же классы (здоровый / хлороз / некроз) станут разметкой для YOLO11 (раздел 09).
Свет и фотосинтез (сквозная тема, датчики BH1750/TSL2591/AS7341)
Хлорофилл поглощает в основном синий и красный свет, а зелёный отражает — поэтому листья зелёные. Фотосинтетически активная радиация (PAR) — это диапазон ~400–700 нм.
Что реально измеряют ваши датчики света — честно.
- BH1750 / TSL2591 дают освещённость в люксах — это про восприятие света глазом человека, не про PAR/PPFD напрямую. Для растений люкс — грубый прокси.
- AS7341 даёт спектр по каналам (фиолетовый→красный + ближний ИК) — им можно сравнить, какого света больше, и приблизиться к оценке «полезного» спектра, но это тоже не лабораторный PPFD-метр. Вывод для проекта: датчики позволяют сравнивать условия между группами (одинаково ли освещены A и Б) и учить спектр — но не выдавать за агрономический эталон PAR.
Занятие 4 (продолжение) · Посев и рост
Шаг 1. Проращивание
Семена во влажную минвату/кубики, в тепло и на свет по всходу. Ведём одинаково для всех групп — иначе перепутаем причину эффекта.
Шаг 2. Пересадка в горшки
Сеянцы с корешком — в сетчатые горшки, в канал. Фиксируем дату (день 0 цикла).
Шаг 3. Измерение роста
Неразрушающе, каждые 3 дня: высота (линейка или VL53L0X, мм), фото для CV (площадь листа). Разрушающе, на финале: биомасса (весы, г) — растение срезаем и взвешиваем.
Мини-проверка выхода (Ц1)
- Нижние листья желтеют между жилками, верхние зелёные — подвижный или неподвижный элемент? какой кандидат? (подвижный; Mg)
- Почему лист зелёный, если хлорофиллу нужен именно синий и красный свет? (зелёный отражается, а не поглощается)
- Почему высоту можно мерить каждый день, а биомассу — только в конце? (биомасса — разрушающий метод)