Barwy światła białego
Światło jest to promieniowanie widzialne, które oko ludzkie potrafi zarejestrować a mózg interpretuje je jako kolory oraz promieniowanie ultrafioletowe i podczerwone niewidoczne dla człowieka. W naukowym rozumieniu światło jest to promieniowanie elektromagnetyczne, a dokładnie promieniowanie optyczne. Światło może być pochodzenia naturalnego – słoneczne, oraz pochodzenia sztucznego, np. wytworzone przez żarówkę.
Światło słoneczne, które widzimy jako barwę białą, złożone jest z fal elektromagnetycznych o długości od 100 – 1 000 000 nm (nanometra), które dodatkowo dzielą się na:
Promieniowanie nadfioletowe (ultrafiolet) (UV) 100 nm – 400 nm.
Światło widzialne (na nim skupimy się mówiąc o oświetlaniu roślin) 380 nm – 780 nm.
Promieniowanie podczerwone 780 nm -1 000 000 nm.
Dla człowieka najważniejsze jest światło widzialne o zakresie 400 nm – 770 nm, gdyż nasze oko, wyposażone w trzy rodzaje fotoreceptorów (czopki), przystosowane jest do odbioru tych określonych długości i częstotliwości fal. Co ciekawe narząd wzroku jest najbardziej wrażliwy na kolor zielony oraz jego odcienie (czy to przypadek, że otacza nas tyle zielonej roślinności? :)). Nie widzimy fal drgających szybciej niż fiolet i wolniej niż czerwień, czyli ultrafioletu czy podczerwień. Widzą je niektóre zwierzęta np.: ryby, muchy, węże, które posiadają cztery rodzaje fotoreceptorów. Ukryte ultrafioletowe wzory na niektórych kwiatostanach umożliwiają owadom wynajdywanie źródła nektaru i pyłku.
Przywołaj w pamięci tęczę. Kiedy światło słoneczne napotyka krople deszczu, rozszczepia się na kilka kolorów i ukazuje się nam jako wielobarwny łuk. Długościom fal, z zakresu promieniowania widzialnego dla człowieka, przypisane są następujące kolory:
380 – 436 nm – fiolet,
436 – 495 nm – niebieski,
495 – 566 nm – zielony,
566 – 589 nm – żółty,
589 – 627 nm – pomarańczowy,
627 – 780 nm – czerwony.
Ludzkie oko jest dwadzieścia razy bardziej czułe na fale o długości 555 nm (żółto-zielone), niż na fale długości 450 nm (niebiesko-fioletowe) czy długości 700 nm (ciemno-czerwone).
Festiwal kolorowych świateł oczyma roślin
Liście są największym miejscem odbioru bodźca świetlnego. Tak jak nasze oczy, zawierają one fotoreceptory absorbujące światło o określonej długości fali, które jest bodźcem do licznych reakcji fizjologicznych w odpowiedzi na zmieniające się warunki świetlne. Każda długości fali przenosi inną ilość energii. Fale o mniejszej długości niosą większy ładunek energetyczny niż fale o większej długości.
Rośliny korzystają z całego spektrum barw, jednak w zależności od ich fazy wzrostu przejawiają zapotrzebowanie na światło o określonej długości fali, czyli o określonym kolorze. Nie jest to jednak takie proste, ponieważ z badań wynika, że nie tylko faza wzrostu, w jakiej znajduje się roślina, ale również gatunek rośliny wymaga stosowania innych barw światła [Głowacka B., 2002].
Dla funkcjonowania roślin potrzebne są przede wszystkim długości fal z zakresu czerwieni, dalekiej czerwieni i światła fioletowo-niebieskiego. Światło niebieskie to południowe słońce, natomiast światło czerwone to głównie wschody i zachody słońca oraz światło rozproszone podczas pochmurnych dni [Kopcewicz, 2012].
Rys.1. Białe światło słoneczne zostało rozszczepione przez pryzmat a następnie skierowane na próbówkę z roztworem chlorofilu. Chlorofil nie pochłania całego promieniowania słonecznego.
Rysunek własny na podstawie A. Czubaj, Biologia XXI, Warszawa 1999, WSiP
Rośliny potrzebują światła do wielu różnych procesów życiowych. Procesy te możemy podzielić na dwie główne grupy:
proces fotosyntezy – energia z promieni światła jest bezpośrednio wykorzystywana do produkcji pożywienia – fotony (najdrobniejsze cząstki światła) dają energię do zapoczątkowania szeregu procesów, w których dwutlenek węgla i woda zamieniane są na cukier i tlen. Proces ten zachodzi za sprawą promieniowania aktywnego fotosyntetycznie (PAR) zawierającego się w przedziale – 370 – 740 nm;
procesy fotomorfogenezy – światło jest bodźcem do przemian i procesów w roślinie, ale jego energia nie jest bezpośrednio przetwarzana. Mogą to być na przykład: kiełkowanie, uwalnianie substancji wzrostowych, podążanie rośliny za słońcem, wzrost łodyg i liści, a także transport w roslinie. Do zapoczątkowania przemian w roślinie często wystarczą małe natężenia promieniowania, gdzie do rozpoczęcia niektórych procesów wystarczy już światło księżyca [Kopcewicz J., 2012]. Dostępność pełnego spektrum światła jest gwarancją prawidłowej fotomorfogenezy.
Jak poszczególne długości fal światła oddziałują na rośliny? Zobacz poniżej:
– 280 – 370 nm – ultrafiolet służy wybarwianiu się rośliny, pogrubianiu liści, zwalcza szkodliwe owady. W dopełnieniu z niebieskim tworzy tak zwany rodzaj diod oświetleniowych „Royal blue” nazywany niebieskim królewskim.
– 430 – 440 nm – długość fal o barwie niebieskiej, potrzebne roślinie w procesie fotosyntezy. Stymuluje również rozwój liści, ma wpływ na ich wybarwienie oraz ogranicza wydłużanie się pędów, powoduje rozkrzewienie się rośliny.
– 487 – 570 nm – długość fal o barwie zielonej, uważane za najmniejszą wydajną długość fali, ale nadal jest przydatna w fotosyntezie i reguluje pokrój rośliny. Zaletą zielonego światła jest to, że może przeniknąć do niższych partii liści lepiej niż inne długości fal. Możliwe, że lepiej penetruje blaszki liściowe, dzięki czemu niższe liście mogą nadal fotosyntezować, co prowadzi do mniejszej utraty dolnych liści. Zaletą jest również to, że nie męczy oczu i widzimy rośliny w ich typowych kolorach, dzięki czemu możemy szybko zauważyć szkodniki i zmiany na liściach, co jest trudne przy uprawie pod lampami czerwono-niebieskimi.
– 600 – 660 nm – długość fal o barwie pomarańczowo–czerwonej. Potrzebna jest roślinie do produkcji chlorofilu, czyli zielonego barwnika odpowiedzialnego za proces fotosyntezy, ma wpływ na zawartość składników odżywczych w liściach. Pobudza rozrost korzeni, wzrost łodygi, jest odpowiedzialne za kwitnienie, stymuluje zawiązywanie owoców i warzyw. Najbardziej popularny odcień czerwieni używany do produkcji roślin to ciemnoczerwony nazywany „Hyper red” o długości fali 660 nm.
– 730 nm – długość fal będąca podczerwienią – aktywuje hormony w roślinie odpowiedzialne za kwitnienie. Roślina na podstawie fali o tej długości określa długość dnia i nocy, aby ocenić czy nadszedł już czas na kwitnienie.
Producenci roślin doświetlają uprawy sztucznym oświetleniem, a proporcje stosowanych barw zmieniają w zależności od fazy wzrostu rośliny. Na przykład, gdy rośliny są małe sprzyja im zastosowanie większego procenta barwy niebieskiej niż czerwonej, a gdy są starsze – proporcje się odwracają. Skład spektrum jest tak modyfikowany, aby jak najefektywniej wpłynął na wzrost i rozwój roślin.
Źródło:
Głowacka B. (2002): Wpływ barwy światła na wzrost rozsady pomidora (Lycopersicon esculentum Mill.). Acta Sci. Pol. Hortorum Cultus, 1(2), 93-103.
Kopcewicz J. (2012): Podstawy biologii roślin, PWN, Warszawa 2012.
