Τεχνητός Φωτισμός στη Γεωργία
Είναι γνωστό εδώ και πολύ καιρό ότι τα φυτά δεν μπορούν να αναπτυχθούν χωρίς φως. Ωστόσο, μόλις τα τελευταία εκατό χρόνια, χάρη στην πρόοδο της επιστήμης και της τεχνολογίας, ανακαλύφθηκε πλήρως η ακριβής επίδραση που έχει το φως στα φυτά.
Η χρήση τεχνητού φωτισμού στη γεωργία στοχεύει στην παροχή μιας πηγής φωτός ανάλογη με το φως που παρέχεται από τον ήλιο. Λόγω της προόδου της τεχνολογίας, τα φώτα LED έχουν αναδειχθεί ως η καλύτερη επιλογή για φωτισμό κηπευτικών, ιδιαίτερα εκείνων που μπορούν να έχουν τα φάσματα τους ειδικά προσαρμοσμένα στις ανάγκες του φυτού. Σε σύγκριση με πιο συμβατικές επιλογές φωτισμού, όπως νάτριο υψηλής πίεσης (HPS) και φθορισμού, τα φώτα που χρησιμοποιούν LED παρέχουν σημαντικά οφέλη όσον αφορά τον αντίκτυπό τους στο περιβάλλον και την αποδοτικότητα παραγωγής τους.
Μια έκθεση σχετικά με τη χρήση τεχνητού φωτισμού στη γεωργία συντάχθηκε από τον Valoya και συντάχθηκε από ερευνητές από το Πανεπιστήμιο της Αλμερία και την Buresinnova. Η έκθεση δημοσιεύτηκε τον Ιανουάριο του 2018. Η έρευνα παρουσιάζει δοκιμές που κάνουν χρήση διαφόρων φασμάτων και ειδών φωτός προκειμένου να προσδιοριστεί η επίδραση που μπορεί να έχει κάθε μορφή φωτός στα φυτά ανάλογα με τις συνθήκες υπό τις οποίες αναπτύσσονται. Το παρακάτω είναι ένα απόσπασμα από τη μελέτη που μπορείτε να διαβάσετε.
1. Φως και η επικοινωνία μεταξύ των φυτών
Τα ηλεκτρομαγνητικά κύματα είναι υπεύθυνα για τη μετάδοση ενέργειας μέσω της ατμόσφαιρας. Παραδείγματα ηλεκτρομαγνητικών κυμάτων περιλαμβάνουν μικροκύματα, κύματα ραδιοφώνου ή τηλεόρασης, ακτίνες Χ, υπεριώδεις ακτίνες ή ορατό φως. Τα ηλεκτρομαγνητικά κύματα μπορούν να διακριθούν μεταξύ τους από τις ποικίλες συχνότητες και τα μήκη κύματός τους. Το ηλεκτρομαγνητικό φάσμα αποτελείται από ένα ευρύ φάσμα συχνοτήτων και μηκών κύματος, μερικά από τα οποία αναγνωρίζονται καλύτερα από άλλα (για παράδειγμα, μικροκύματα, ραδιοκύματα, ορατό φως κ.λπ.).
Η ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία έχει διπλή φύση. ενώ κινείται στο χώρο ως κύματα, ανταλλάσσει επίσης ενέργεια με τη μορφή σωματιδίων (φωτόνια). Το 1905, ο Άλμπερτ Αϊνστάιν ήταν ο πρώτος άνθρωπος που υποστήριξε ότι το φως διαθέτει χαρακτηριστικά τόσο σωματιδίων όσο και κυμάτων ταυτόχρονα. Τα φωτόνια είναι τα ονόματα των σωματιδίων που περιέχονται σε μια δέσμη φωτός. Τα φωτόνια των οποίων τα μήκη κύματος αντιστοιχούν σε μεγαλύτερες αποστάσεις (χαμηλότερες συχνότητες) μεταφέρουν λιγότερη ενέργεια από τα φωτόνια των οποίων τα μήκη κύματος αντιστοιχούν σε μικρότερες αποστάσεις.
Το ανθρώπινο μάτι είναι σε θέση να ανιχνεύσει φως με μήκη κύματος μεταξύ 400 και 700 νανόμετρα (nm), το οποίο αντιστοιχεί περίπου στο τμήμα του ηλεκτρομαγνητικού φάσματος που χρησιμοποιείται από τα φυτά κατά τη διαδικασία της φωτοσύνθεσης. Επομένως, το φως με μήκος κύματος μεταξύ 400 και 700 nm αναφέρεται ως φωτοσυνθετικά ενεργή ακτινοβολία (ή απλά PAR). Το φάσμα των μηκών κύματος που μπορεί να δει κανείς στο ηλιακό φως είναι συνεχές και εκτείνεται πολύ πέρα από το οπτικό εύρος. Το ανθρώπινο μάτι είναι υπεύθυνο για τη μετατροπή διαφόρων μηκών κύματος σε χρώματα, τα οποία στη συνέχεια επεξεργάζονται στον ανθρώπινο εγκέφαλο. Το μπλε χρώμα παράγεται από φως με μήκος κύματος που είναι πιο κοντά στα 400 nm, ενώ το κόκκινο χρώμα παράγεται από φως με μήκος κύματος που είναι πιο κοντά στα 600 nm. Το κιτρινοπράσινο εύρος μήκους κύματος είναι αυτό στο οποίο το ανθρώπινο μάτι ανταποκρίνεται με μεγαλύτερη ευαισθησία.
2. Χρωστικές, φωτοϋποδοχείς και η χημική διαδικασία της φωτοσύνθεσης στα φυτά
Σχεδόν στο ίδιο εύρος με το ανθρώπινο μάτι, το φάσμα φωτός απορροφάται από τα φυτά. Ωστόσο, σε αντίθεση με τους ανθρώπους, τα φυτά μπορούν να δέχονται καλύτερα το κόκκινο και το μπλε φως.
Η χλωροφύλλη είναι μια από τις κύριες χημικές ουσίες που επιτρέπει στα φυτά να απορροφούν το φως και να χρησιμοποιούν την ενέργεια που παρέχει για να μετατρέψουν το νερό και το διοξείδιο του άνθρακα σε οξυγόνο και άλλα πολύπλοκα οργανικά μόρια. Αυτή η διαδικασία είναι γνωστή ως φωτοσύνθεση. Η χλωροφύλλη είναι μια φυτική χρωστική ουσία που μπορεί να βρεθεί στους ενδοκυτταρικούς χλωροπλάστες. Τα μόρια της χλωροφύλλης έχουν πράσινο χρώμα και είναι στην πραγματικότητα η αιτία του πράσινου χρωματισμού που βρίσκεται στους μίσχους και στα φύλλα. Υπάρχουν δύο κύριες μορφές χλωροφύλλης που μπορούν να βρεθούν σε ανώτερα φυτά. Αυτές είναι η χλωροφύλλη α και η χλωροφύλλη β και οι καμπύλες απορρόφησης φωτός διαφέρουν μεταξύ τους με πολύ μικροσκοπικό τρόπο. Λόγω αυτής της σχετικά μικρής διάκρισης, είναι σε θέση να συλλάβουν διαφορετικά μήκη κύματος, συλλαμβάνοντας έτσι ένα μεγαλύτερο μέρος του φάσματος του ηλιακού φωτός. Ως αποτέλεσμα της ικανότητας των χλωροφύλλων να απορροφούν κυρίως κόκκινο και μπλε φως ενώ αντανακλούν τα πράσινα μήκη κύματος, τα φυτά φαίνονται πράσινα στα μάτια μας.
Ωστόσο, η χλωροφύλλη δεν είναι η μόνη χρωστική ουσία που βρίσκεται στα φυτά. Οι λεγόμενες βοηθητικές χρωστικές (όπως τα καροτενοειδή και οι ξανθοφύλλες, μεταξύ άλλων) και οι φαινολικές ουσίες (όπως τα φλαβονοειδή, οι ανθοκυανίνες, οι φλαβόνες και τα φλαβονοειδή) απορροφούν μήκη κύματος άλλα από το κόκκινο και το μπλε. Το κίτρινο, το κόκκινο και το βιολετί είναι τα χρώματα που συνθέτουν τις βοηθητικές χρωστικές. Εκτός από τη δελεάση πτηνών και εντόμων, η χρήση αυτών των αποχρώσεων βοηθά στην προστασία των ιστών από τις καταστροφικές επιδράσεις εξωτερικών στρεσογόνων παραγόντων, όπως η έντονη ακτινοβολία φωτός.
Οι φωτοϋποδοχείς είναι ένας άλλος τύπος σωματιδίου που είναι ικανός να απορροφά φως. Οι τρεις κύριες κατηγορίες φωτοϋποδοχέων αναφέρονται ως φυτοχρώματα, φωτοτροπίνες και κρυπτοχρώματα. Επιπλέον, ο φωτοϋποδοχέας UVR8 είναι ένας εξειδικευμένος φωτοϋποδοχέας που ανταποκρίνεται μόνο στο υπεριώδες φως. Κάθε τύπος φωτοϋποδοχέα είναι ευαίσθητος σε ένα συγκεκριμένο εύρος μήκους κύματος του φωτός και είναι υπεύθυνος για μια συγκεκριμένη φυσιολογική αντίδραση στα φυτά. Οι απαντήσεις αυτές είναι οι εξής:
Οι φωτοτροπίνες έχουν επίδραση τόσο στη φυσική θέση των χλωροπλαστών όσο και στο άνοιγμα των στομάτων. Είναι σε θέση να απορροφούν το μπλε φως.
Το εσωτερικό ρολόι των φυτών ελέγχεται από κρυπτοχρώματα, τα οποία παρακολουθούν το περιβάλλον τους για σήματα που σχετίζονται με το φως. Επιπλέον, συνδέονται με μορφολογικές αποκρίσεις, όπως η καταστολή της επιμήκυνσης του στελέχους, η διεύρυνση των κοτυληδόνων, η ανάπτυξη ανθοκυανινών και η φωτοπεριοδική άνθιση. Τα μήκη κύματος της υπεριώδους ακτινοβολίας (UVA), του μπλε και του πράσινου φωτός προσλαμβάνονται από τα κρυπτοχρώματα.
Η ανθοφορία πυροδοτείται από φυτοχρώματα, τα οποία είναι επίσης υπεύθυνα για το σχηματισμό των σπόρων. Η επιμήκυνση του στελέχους, η διόγκωση των φύλλων και το «σύνδρομο αποφυγής σκιάς» ελέγχονται όλα από τα φυτοχρώματα στα φυτά. Η αναλογία του κόκκινου και του υπερκόκκινου φωτός που υπάρχει στο περιβάλλον έχει επίδραση στη φωτοστατική κατάσταση του μορίου του φυτοχρωμίου, το οποίο με τη σειρά του μεσολαβεί στις αντιδράσεις που ρυθμίζονται από τα φυτοχρώματα.
Η ανθοφορία, η ανάπτυξη των σπόρων και άλλες λειτουργίες όπως η βλάστηση, ο χρόνος ανθοφορίας και το σχήμα του φυτού είναι όλες δραστηριότητες που εξαρτώνται από το φως. Η φωτοσύνθεση, η διαδικασία που παρέχει την ενέργεια για το σχηματισμό βιομάζας, είναι μόνο μία από αυτές τις διαδικασίες. Αυτές οι συμπεριφορές συνδέονται περίπλοκα με την ποιότητα του φωτός που λαμβάνει το φυτό από το περιβάλλον του, με τον οποίο το φυτό ερμηνεύει τα σήματα από το περιβάλλον του. Αυτές οι αποκρίσεις διαμεσολαβούνται από μήκη κύματος που βρίσκονται τόσο εντός όσο και εκτός της περιοχής PAR, συμπεριλαμβανομένης της υπεριώδους ακτινοβολίας και της υπέρυθρης ακτινοβολίας.
Για περισσότερες πληροφορίες, παρακαλούμε δώστε προσοχήΕπίσημος ιστότοπος benwei!
