Introducción
El sol es la principal fuente de energía para el desarrollo de la biomasa y el funcionamiento de los procesos de la vida en nuestro planeta. La energía del sol se emite en forma de radiación electromagnética al espacio e incide en diferentes longitudes de onda sobre la tierra. El ojo humano suele percibir la luz en la gama de longitudes de onda de 380-780 nanómetros (nm). Al igual que el ojo humano tiene una percepción y sensibilidad a la luz, las plantas tienen su curva de sensibilidad especial para la fotosíntesis. Las plantas absorben la porción de luz en la gama de longitudes de onda de 400-700 nm. La radiación fotosintéticamente activa se abrevia como “PAR”.El crecimiento de las plantas se rige por tres procesos que responden a la luz:
► Fotosíntesis (metabolismo)
► Fotomorfogénesis (desarrollo de la forma)
► Fotoperiodismo (reacción a la duración del día)
Fotosíntesis
El más importante de estos procesos es la fotosíntesis: la base del crecimiento y desarrollo de las plantas. Más sencillamente, es un proceso que utilizan todas las plantas para recoger la energía de la luz solar. Las plantas almacenan la energía recogida en forma de hidratos de carbono, de modo que la luz solar sirve básicamente de alimento para la planta. La luz se absorbe con ayuda del pigmento clorofila.Las dos clorofilas más importantes son los pigmentos clorofila A y clorofila B, así como otros pigmentos auxiliares, como los carotenoides. Como se ve en la Fig. 1 La clorofila A absorbe la luz en las longitudes de onda azul y roja, con picos de absorción a 430 nm y 662 nm. Sin embargo, la luz verde y la luz roja lejana se absorben poco o nada. La clorofila B utiliza un rango similar, con picos de absorción en torno a 453 nm y 642 nm. Los pigmentos auxiliares, como en este caso el betacaroteno, utilizan porciones más pequeñas del espectro luminoso, con picos de absorción a 400-500 nm.La clorofila A es el pigmento principal de la conversión delCO2 en hidratos de carbono. Los pigmentos auxiliares transfieren la energía absorbida a la clorofila A, de hecho sólo amplían el espectro de acción. El espectro de acción es la curva de sensibilidad de la luz sobre la fotosíntesis de la planta. Para hacer afirmaciones precisas sobre la absorción de luz de los distintos pigmentos, los científicos emprendieron un complejo proceso de medición utilizando un espectrofotómetro en el que se comprobaba la tasa de absorción específica de cada longitud de onda. El resultado de la actividad de los pigmentos principales y los pigmentos auxiliares se muestra gráficamente en el espectro de acción (Fig. 2).Comparando el espectro de acción (Fig. 2) con el correspondiente espectro de absorción de la clorofila A (Fig. 1), observarás que no coinciden. De hecho, el espectro de absorción lleva a la conclusión de que la fotosíntesis está impulsada principalmente por la luz azul y roja (y lo menos posible por la luz verde). Mientras que el espectro de acción fotosintética nos dirá dónde se absorbe con mayor intensidad la media de todas las Clorofilas. Muchas personas aplican erróneamente la curva del espectro de absorción para determinar el espectro de luz óptimo y suponen que sólo deben utilizarse principalmente el rojo y el azul. Esto no es exactamente cierto, porque un espectro luminoso más amplio es mucho más eficaz que un espectro luminoso de banda estrecha (por ejemplo, sólo azul y rojo). Especialmente en el ambiente interior, cuando los colores individuales se emiten con intensidades muy altas, la planta puede alcanzar una saturación de luz y sólo se procesa una pequeña parte de esta luz. En las operaciones de invernadero, el azul y el rojo son una buena adición al amplio espectro de luz solar.
Fig. 1: Espectro de Absorción Clorofila A, B y Betacaroteno
Fig. 2: Espectro de Acción
Fotomorfogénesis
La fotomorfogénesis es la influencia de la luz en la conformación de las plantas. Una gran proporción de luz en el rango espectral azul da lugar a un crecimiento de la planta corto y tupido, con entrenudos cortos. Por el contrario, una alta concentración del espectro rojo permite que tus plantas crezcan altas y con pocas ramas laterales.
¿Cuál es la capacidad de una excite Grow Light en este ámbito? Ejemplo: Deja que tus plantas crezcan primero cortas y tupidas, con unos entrenudos extraordinariamente apretados, y a partir de la 2ª semana de floración, exponlas a todo el espectro rojo para maximizar el rendimiento.
Fotoperiodismo
Fotoperiodismo fenómeno por el que las plantas responden de forma diferente a la duración de los periodos de luz y oscuridad. Algunas plantas inducen la floración sólo cuando la duración de la exposición diaria está por debajo de un valor crítico (plantas de día corto); mientras que otras inducen la floración sólo cuando la luz diaria está por encima de este valor crítico (plantas de día largo). En el proceso del fotoperiodismo también influye la longitud de onda de la luz. La luz roja hace que el fitocromo adopte una forma activa. La reacción activa del fitocromo básicamente despierta a la planta para que inicie la fotosíntesis y también se denomina Pr (fitocromo rojo). La luz infrarroja desencadena la reacción del fitocromo inactivo, también llamado Pfr (fitocromo rojo lejano). En la forma inactiva Pfr, la planta se duerme. Durante el periodo de oscuridad, la planta se regenera y desarrolla flores.
El espectro fotosintético
Ciertas longitudes de onda y colores son vitales para la planta y otras suprimen la fotosíntesis. La combinación correcta de longitudes de onda en tu luz LED de cultivo es esencial para que las plantas crezcan sanas y naturales. La mayoría de las plantas tienen la mayor tasa de fotosíntesis en el espectro de luz azul-violeta, naranja, rojo y en un mínimo en el verde. Luz ultravioleta
Invisible para el ser humano, la luz UV se divide en tres tipos: UV-A, UV-B y UV-C.La radiación UV-A tiene una longitud de onda de 315-400 nm y se transmite principalmente a través de la atmósfera antes de alcanzar la Tierra. Durante mucho tiempo, la UV-A no fue una clave importante de la fotosíntesis para los científicos1. Estudios recientes han demostrado los efectos positivos de la radiación UV-A sobre el crecimiento y la floración de las plantas2,3. Esto significa que los rayos fuera del espectro PAR inciden en los procesos fotosintéticos fundamentales.Cuando utilizamos el término Luz UV, a menudo lo asociamos con la UV-B. Los UV-B se encuentran en la gama de longitudes de onda entre 290-315 nm y suelen ser filtrados por la capa de ozono (donde es suficientemente gruesa). La luz ultravioleta suele causar problemas, tanto a los humanos como a las plantas. Demasiada luz UV-B puede inhibir el crecimiento de las plantas4y destruir ácidos nucleicos importantes.5 La luz PAR y la UV-A impulsan la producción de cloroplastos (incluido el betacaroteno) para reforzar el sistema de defensa contra el estrés y las enfermedades, y proporcionan cierta protección contra los rayos UV-B. Sin embargo, la exposición permanente a los rayos UV-B debe evitarse en cualquier caso.6Algunas especies vegetales pueden beneficiarse de los UV-B. Durante la fase de floración, se puede acelerar la producción de flores potentes7. Debido al daño celular por los UV-B, la planta intenta proteger las células expuestas aumentando la producción de resina.Lo ideal es que los rayos UV-B incidan lateralmente sobre la planta y no desde arriba, para minimizar el daño a las plantas. Para este método, recomendamos utilizar una lámpara UV-B T5/T8 de tiempo controlado para un máx. de 1.000 horas. 3-4 horas durante las 3 últimas semanas de floración.
La UV-C está lejos de la luz visible, a 200-290 nm. Muy poca radiación UV-C atraviesa la atmósfera, por lo que no se consideraba importante para los bioorganismos en la ciencia.Azul-Violeta y Azul
La gama azul-violeta y azul de la luz tiene una envergadura de unos 400-520 nm. Las longitudes de onda de la región azul son impulsoras fundamentales de la fotosíntesis.8 Cuanta más luz reciban las plantas del espectro azul-violeta y azul, mayores serán las hojas. Las longitudes de onda azules desempeñan un papel crucial en el desarrollo de los cloroplastos.4 Los cloroplastos son las porciones de las células foliares que contienen clorofila y realizan la fotosíntesis.La luz azul desempeña diversas funciones importantes en la fotomorfogénesis de las plantas, como la regulación de los estomas9, el equilibrio hídrico y elintercambio de CO2, el desarrollo de la forma natural10 y el control del fototropismo11 (sensibilidad a la luz).Verde
La región media del espectro visible se extiende desde el verde a unos 520 nm y discurre en un color amarillo hasta unos 600 nm. Se supuso que los colores verdes de esta zona son poco o nada absorbidos por la mayoría de las plantas. Simplemente, los científicos afirmaron que las hojas son verdes porque reflejan la luz verde. Ésta es la razón por la que la clorofila tiene un aspecto verde, que a su vez da a las hojas el color verde. Se ignoró por completo que los carotenoides y otros pigmentos auxiliares absorben la luz en la parte media del espectro. Estudios recientes han demostrado que las plantas absorben la mayor parte de la luz verde.12Rojo y Rojo Lejano
La luz roja es la longitud de onda más eficaz para la fotosíntesis4,7. La planta utiliza sobre todo la luz infrarroja para detectar plantas competidoras basándose en la sombra.13El espectro de color rojo se extiende de 600 a 730 nm, mientras que el infrarrojo comienza en 730 nm y termina aproximadamente en 1.400 nm. Tanto la luz roja como la infrarroja afectan a la respuesta del fitocromo y a la transformación entre las formas activa e inactiva (Pr y Pfr). Para una fotosíntesis óptima, tanto el rojo como el infrarrojo deben estar disponibles para la planta.7De hecho, los efectos de la luz roja en la fotosíntesis son similares a los efectos del espectro de luz azul.8Fuentes:
1 Caldwell M. (1971): La radiación ultravioleta solar y el crecimiento y desarrollo de las plantas superiores. En: Fotofisiología. Academic Press, Nueva York.
2 Yao X., Liu Q. (2006): Cambios en las respuestas morfológicas, fotosintéticas y fisiológicas de las plántulas de Arce Mono al aumento de UV-B y a la adición de nitrógeno.
3 Barta C., Kalai T., Hideg K., Vass I. e Hideg E. (2004). Diferencias en la eficacia generadora de ROS de diversas longitudes de onda ultravioleta en hojas desprendidas de espinaca.
4 Zheng, J., Hu, M., & Guo, Y. (2008): Regulación de la fotosíntesis por la calidad de la luz y su mecanismo en las plantas.
5 Strid, A., Chow, W., & Anderson, J. (1994): Daño y protección UV-B a nivel molecular en las plantas.
6 Fernando J., Fernando H., António E., Maria Manuela A., Maria Paula Duarte & José C. Ramalho (2012): Impacto de la radiación UV-B en la fotosíntesis – una visión general.
7 Lydon, J., Teramura, A., RH, & Coffmann, C. (2008): Efectos de la radiación UV-B en la fotosíntesis, el crecimiento y la producción de cannabioides de dos quimiotipos de Cannabis sativa.
8 Hogewoning, S., Trouwborst, H., Maljaars, H., Poorter, H., van Leperen, W. & Harbinson, J. (2010): Dosis de luz azul-respuesta de la fotosíntesis foliar, la morfología y la composición química de Cucumis sativus cultivado bajo diferentes combinaciones de luz roja y azul.
9 Schwartz, A. & Zeiger E. (1984): Energía metabólica para la apertura estomática. Funciones de la fotofosforilación y la fosforilación oxidativa.
10 Cosgrove, D. (1981): Supresión rápida del crecimiento por la luz azul.
11 Blaauw y Blaauw-Jansen, (1970): Las respuestas fototrópicas de los coleóptilos de Avena.
12 Terashima I., et al (2009): La luz verde impulsa la fotosíntesis de las hojas de forma más eficaz que la luz roja con luz blanca intensa: Revisando la enigmática cuestión de por qué las hojas son verdes
13 Eskins, K., (1992): Efectos de la calidad de la luz en el desarrollo de Arabidopsis. Regulación roja, azul y rojo lejano de la floración y la morfología.