Двое ученых из Министерства сельского хозяйства США, Уайтмен Уэллс Гарнер и Генри Аллард, занимались скрещиванием зимних и летних сортов табака. Но им никак не удавалось добиться, чтобы для чистоты эксперимента оба сорта расцветали одновременно. Ученые перенесли их в теплицу и пытались выращивать при разной температуре, имитируя зимние и летние условия. Однако растения упорно отказывались зацветать в одно время. Наконец ученым пришло в голову, что завязь бутонов может быть связана не только с температурой, но и с количеством света, которое получает растение. Казалось не очень логичным, что растение способно зацвести с уменьшением, а не с увеличением светового дня, но зимой дни становятся короче, и Гарнер с Аллардом решили рискнуть. Разумеется, как только они натянули над зимним сортом табака тент, чтобы уменьшить световой день до восьми часов, растение зацвело. Свое открытие ученые назвали фотопериодом, или световым днем. Понятие светового дня легло в основу широко распространенной в настоящее время классификации, согласно которой растения делятся на короткодневные, длиннодневные (светолюбивые) и нейтральные (безразличные к длине светового дня). Короткодневные растения вроде хризантем зацветают только при уменьшении светового дня как минимум до 13 часов. Светолюбивые растения вроде гипсофилы будут цвести только с увеличением светового дня до 14 часов. А на нейтральные растения вроде астр и подсолнухов длина светового дня никак не влияет.
Впоследствии, продолжив дело Гарнера и Алларда, ученые сделали еще одно поразительное открытие: на цветение влияет не столько продолжительность дня, сколько продолжительность ночи. Другими словами, зацветет ли цветок, зависит от того, сколько времени он проводит в темноте. Это было доказано благодаря эксперименту, где искусственно создавали «день» длиной в 20 или 30 часов – в противоположность обычному 24-часовому дню. Если растению необходим не только 16-часовой световой день, но и 8-часовая «ночь», то оно не зацветет, получив 16 часов «дня», но проведя в темноте только 4 часа. Так и получилось: независимо от количества часов, проведенных на свету, растения не цвели, если темного периода оказывалось недостаточно.
Несмотря на это, до сих пор принято говорить о световом дне, просто потому, что так привычнее людям. Однако представление о темном периоде подарило важный инструмент цветоводам. Как только стало ясно, что для формирования цветка нужна темнота, теплицы с хризантемами, предназначенными, например, для осенних праздников, начали затемнять в летний период, чтобы те не зацвели раньше срока. Оказалось, что если всего лишь на несколько часов в день лишать растения света, то они не расцветут. Зимой, чтобы убедить светолюбивые растения, что ночи по-летнему коротки, достаточно установить в теплицах лампы, которые включаются на пять минут в течение каждого часа. Такого вмешательства хватает, чтобы обмануть цветы, дав им понять, что ночь стала короче и пора цвести.
Понимание фотопериода проложило дорогу огромному количеству других открытий, помогающих ответить на вопрос, почему растения цветут так, а не иначе. Уже было известно, что некоторым цветам типа тюльпанов, чтобы зацвести, нужно пережить зимний холод. Однако механизмы, лежащие в основе этого явления (называемого яровизацией), были плохо изучены, пока ученые не начали проводить в теплицах тщательно контролируемые эксперименты. К середине 1950-х годов стали появляться списки сортов с конкретными температурными требованиями для каждого. Голландцы сделали это точной наукой, заставляя цветы расцветать в нужное время с помощью автоматической регуляции холода.