你知道為什麼植物生長燈是紫色的嗎?

by | Mar 22, 2024 | blogs, 生長燈 | 0 comments

序言

植物生長燈發出紫色光,因為它們是藍色和紅色 LED 的陣列組合。 植物高效吸收藍光和紅光以進行光合作用,這讓它們從而產生許多代謝過程所需要的糖分。

葉綠素存在於類囊體膜裡

圖1:圖片由Unsplash網站的Kara Eads提供

為什麼是藍光和紅光呢?

儘管植物的葉子在視覺上主要呈現綠色,表示它們反射這種顏色,但藍色和紅色卻被葉子吸收而不被反射,而這些被吸收的光線主要用於進行光合作用。

葉綠素喜歡藍光和紅光。

葉綠素是植物細胞中的分子,它們的作用是吸收光能並將其轉換為化學能,最終用於生產糖。

葉綠素b吸收光波的高峰值位於藍光範圍內。 還有葉綠素a,其吸收的光波峰值位於紅光波段。 圖2即是葉綠素a跟b的光波吸收峰值圖。 明白了,那麼這樣重寫:儘管對綠色光的敏感性較低,植物的葉子仍然會吸收少量的綠光。

圖2:葉綠素吸收各波段的光譜圖

但為什麼是藍光呢? 因為藍光的效益最大。

藍光頻率較短,能量教高。 即使藍色光子與紅色光子相比並不會直接增加葉綠素活性,但藍色光子的能量卻能催化整個過程中許多生化反應。 事實上,農民會補充藍光來刺激作物生產(藍光補充效應)。

植物利用藍光的能量作為進行光合作用過程中貢獻度最大的能源,這可能是一種進化特徵。

圖3:藍光頻率較短,能量較高

那植物又為何選擇吸收紅光呢? 為了擴展光譜範圍

葉綠素 a 主要吸收紅光,然而葉綠素 b 雖然吸收較少的紅光,但它也擴展了參與光合作用的顏色範圍。因此,葉綠素 b 的存在使光合作用的顏色範圍更廣。 這就是植物演化的另一個特徵。

與葉綠素b相比,葉綠素a的吸收峰值進一步擴大了這個範圍,兩個方向都包括在內(見圖4)。

 

圖4:顯示葉綠素a擴展了光合作用可用的顏色範圍。

深入探討: 葉綠素a和葉綠素b在哪裡?

葉綠素a和葉綠素b深埋在植物細胞中,特別是綠葉。 細胞內部有類似薄餅的結構,稱為類囊體(圖 5)。 這些類囊體有一層膜,其中包含吸收光並將其加工成化學能以製造糖的工廠。

圖6顯示這個工廠和兩個重要的站點:PS-II 和 PS-I。 PS-II 含有较多的叶绿素-b 吸光分子,而 PS-I 含有较多的叶绿素-a。

圖5:葉綠素存在於植物細胞深處的類囊體中

圖6:PS-II 中的葉綠素b及PS-I 中的葉綠素a

您如何確定所安裝的植物生長燈確實提供了您的植物所需的正確光譜?

在購買生長燈或調整動態 LED 燈的顏色時,確保找到「最適值」是非常重要的。 這需要使用「光譜式」植物照明檢測計來測量色譜,並將其測得的植物生長燈光譜與植物的光吸收曲線進行比較。

頂尖的室內農夫和農業研究人員將這款設備視為優化效率和生產力的必備工具。

LED light color and Photosynthesis alignment

圖7:生長燈光譜與葉綠素b吸收曲線。

紫色生長燈對促進植物生長具有實質意義,但全光譜燈呢?

混合使用藍色和紅色 LED 陣列發出紫色光的生長燈是有意義的。 正如實驗數據所證,紫色的植物生長燈能夠有效地「瞄準」在這些顏色範圍內具有高吸收性的葉綠素分子。

這是自然界演化的奇妙特徵,也是適者生存的表現。

然而,除了藍紅色混合的紫色生長燈之外,還有另一派別倡導全光譜照明。 我們將會在下一篇文章中對此進行探討。

PAR, PPF, PFFD, PFD

圖8:全光譜生長燈

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