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Wie beeinflusst grünes Licht die Photosynthese?

von | Jul 4, 2024 | blogs, Lichter wachsen lassen | 0 Kommentare

Einführung

Wie beeinflusst grünes Licht die Photosynthese? Wir konzentrieren uns bei der Beleuchtung oft auf blaue und rote Farben, weil Chlorophyll diese Wellenlängen leicht absorbiert, wie die allgegenwärtigen Chlorophyll-Absorptionskurven zeigen (Abbildung 1). Aber was ist mit grünem Licht?

Grünes Licht wird oft übersehen, weil es im Absorptionsbereich stark abfällt (Abbildung 1). In diesem Beitrag werden wir jedoch ein starkes Argument für den bedeutenden Einfluss von grünem Licht auf die Indoor-Farming liefern.

Photosynthese

Abb. 1 Chlorophyll-Absorptionsdiagramm

Die McCree-Kurve – ein Widerspruch?

Das am weitesten verbreitete Argument für die Wirksamkeit von grünem Licht ist die McCree-Kurve (Abbildung 2). Die Photosynthese-Experimente von Keith McCree aus dem Jahr 1972 scheinen den traditionellen Absorptionskurven zu widersprechen, denn sie zeigen einen größeren photosynthetischen Beitrag der grünen Farben.

Die McCree-Kurve stellt in der Tat die Wirksamkeit von grünem Licht genau dar. Außerdem gibt es keinen Widerspruch zu den Absorptionskurven – die beiden Diagramme messen unterschiedliche Aspekte der Daten. Hier ist die Erklärung.

Photosynthese

Abb. 2 McCree-Kurve

Absorptionskurve erklärt.

Herkömmliche Absorptionskurvendaten stammen von zerkleinerten Pflanzenproben, die in einem Lösungsmittel eingeweicht werden, um das Chlorophyll abzutrennen, das dann in eine flüssige Lösung gegeben wird.

Als Nächstes durchdringen verschiedene Farben des Lichts die Flüssigkeit. Ein Spektralgerät zeichnet die restlichen Farbeigenschaften des durchgelassenen Lichts auf, um zu bestimmen, wie viel von dieser Lichtfarbe die Chlorophylle absorbiert haben.

Die Forscher testen verschiedene Wellenlängen von Rot-, Blau- und Grüntönen, einmal für Chlorophyll-a und einmal für Chlorophyll-b. Sie zeichnen die Daten auf und verwenden sie, um die Absorptionskurven zu erstellen (Abbildung 1).

 

Photosynthese

Abb. 3 Wie die Daten der Absorptionskurve akkumuliert werden.

McCree-Kurve erklärt.

Bei den Experimenten von McCree werden ganze, feste Blätter anstelle von zerkleinerten Pflanzenbestandteilen verwendet, was die abweichenden Daten erklärt. Bei diesen Experimenten werden die Blätter in geschlossene Kammern gelegt und verschiedenen Lichtfarben ausgesetzt.

Die Forscher messen den Anstieg des Sauerstoffs aus der photosynthetischen Atmung in der Kammer, um anzugeben, wie viel Photosynthese bei jeder Lichtfarbe stattgefunden hat. Auf den ersten Blick könnten Sie ähnliche Ergebnisse wie bei den traditionellen Absorptionskurven erwarten, aber ein weiterer Faktor verändert das Spiel.

 

Photosynthese

Abb. 4 Wie die Daten der McCree-Kurve akkumuliert werden

Dieser Faktor ist die Dicke des Blattgewebes. Obwohl es optisch flach aussieht, ist ein Blatt in der mikroskopischen Welt ziemlich dick. Die blauen und roten Farben des Lichts durchdringen nur die oberflächlichen Schichten des Blattgewebes (Abbildung 5).

Abb. 5 Lichtabsorption der Blätter (blau-links, rot-rechts)

Broderson und Vogelmann (Funktionelle Pflanzenbiologie 2010 37.403-412)

Grünes Licht dringt jedoch tiefer ein und kann sogar das Blatt durchdringen (Abbildung 6).

Obwohl Chlorophyll einen geringeren Prozentsatz des grünen Lichts absorbiert, hat grünes Licht eine bessere Chance, tiefer im Gewebe mit mehr Chlorophyll in Kontakt zu kommen. Es ist ein Kompromiss – weniger Chlorophyll-Absorptionsfähigkeit, aber größere Blattdurchdringung.

 

Abb. 6 Lichtabsorption der Blätter (grün-links, ganz rot-rechts)

Broderson und Vogelmann (Funktionelle Pflanzenbiologie 2010 37.403-412)

Außerdem kann ein größerer Anteil des grünen Lichts (und des roten Lichts) durch das Blatt dringen und die Photosynthese in den unteren Zweigen beeinflussen, während blaues und rotes Licht auf die oberste Schicht der Blätter beschränkt ist. Das macht grünes Licht besonders nützlich für dichte, buschige Pflanzen wie Cannabis.

Um dies zu demonstrieren, können Sie ein Spektrometer oder ein spektrales PAR-Messgerät verwenden und eine Lichtaufnahme unter einem Blatt machen – das resultierende Spektrum (Abbildung 7) wird ein Übergewicht an grünem und weit rotem Licht zeigen (>700nm).

 

Abbildung 7 Spektrum des Sonnenlichts, das durch ein Blatt fällt.

Zusammenfassung

Die Chlorophyll-Absorptionskurven deuten darauf hin, dass grüne Farben in Grow-Lampen nur minimale Auswirkungen haben – dies könnte irreführend sein, wenn Sie versuchen, sie mit der Photosynthese in Verbindung zu bringen.

Im Gegensatz dazu stehen die Daten der McCree-Kurve in direktem Zusammenhang mit der Photosynthese und beinhalten Probenahmen von ganzen Blättern. Es führt einen neuen Faktor für das Eindringen des Lichts in das Blattgewebe ein: Grünes Licht dringt besser in das Blattgewebe ein und dringt bis in die unteren Blattschichten vor, wodurch sich die Kontaktrate zwischen grünen Photonen und Chlorophyllen erhöht.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die McCree-Kurve stark darauf hindeutet, dass grüne Farben in Grow-Lampen von Bedeutung sind – und es gibt umfangreiche Forschungsdaten und empirische Beweise, die dies bestätigen.

  1. Grünes Licht zur Verbesserung des Salatwachstums unter rotem und blauem Licht emittierenden Dioden. | Kim, H.-H., Goins, G. D., Wheeler, R. M., & Sager, J. C. (2004).
  2. Ignorieren Sie das grüne Licht nicht: Die Erforschung verschiedener Rollen in Pflanzenprozessen. | Smith, H. L., McAusland, L., & Murchie, E. H. (2017).
  3. Grünes Licht treibt die Photosynthese der Blätter effizienter an als rotes Licht bei starkem weißen Licht: Die rätselhafte Frage, warum Blätter grün sind, wird neu beantwortet. | Terashima, I., Fujita, T., Inoue, T., Chow, W. S., & Oguchi, R. (2009).

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