Proč rostliny odrážejí zelené světlo?

Příjemný zelený vzhled rostlin díky jejich schopnosti odrážet zelené světlo v rozsahu vlnových délek 500-600 nm vyvolává klamný dojem, že takové spektrum není v biologii důležité. Existuje ale mnoho studií, které dokazují opak. Zelené světlo se aktivně podílí nejen na fotosyntéze, ale také na regulačních procesech rostliny.

Pokud jste líní číst, sledujte nás na YouTube

Rostliny se vždy přizpůsobovaly vnějším podmínkám. Do těch podmínek, ve kterých dominantní spektrum bylo a zůstává zelené světlo přijímané ze slunce. Proto si již v této fázi uvědomujeme obrovskou roli zeleného světla v životě rostlin. Pojďme se podívat na spektrální složení světla. Záření emitované sluncem vrcholí v zeleném spektru. Dokonce i červené světlo, nejpříznivější světlo pro fotosyntézu, je v tomto ohledu horší než zelené.

Spektrální složení slunečního světla

Role zeleného světla ve výrobním procesu

Ve skutečnosti je pouze 10-50 % spektra v zelené oblasti 500-600 nm odráženo chloroplasty. Zbytek energie je absorbován během fotosyntézy a přenesen dále do nižších pater rostliny, které jsou obvykle zastíněné.

To znamená, že zelené světlo má zvýšenou schopnost pronikat a dodávat energii do osvětlených oblastí rostliny. A to potvrzuje i článek publikovaný v časopise „Plant, Cell and Environment“ v roce 2003. V experimentu na špenátových rostlinách využívajících radioaktivní izotop uhlík 14 vědci prokázali, jak se světelná energie absorbuje, když prochází tloušťkou listu. Jako základ byla vzata tři spektra: modrá (3 ± 450 nm), červená (91 ± 650 nm) a zelená (10 ± 567 nm), která byla aplikována současně. Závěr byl, že červené a modré světlo bylo absorbováno chloroplasty většinou v horních vrstvách listu. Hlavní ale je, že v hlubších vrstvách se kapacita fixace uhlíku nesnížila. To znamená, že tam, kde modré a červené paprsky přestanou fungovat, je to zelené světlo, které významně přispívá k fotosyntéze.

Tato vlastnost činí zelené spektrum velmi žádoucím při pěstování plodin, které tvoří hustý rostlinný pokryv, jako je bazalka a koriandr, nebo plodin se strukturou složených listů, jako je salát.

Vlastnosti absorpce zeleného světla rostlinou

Mnoho lidí slyšelo o pigmentu chlorofylu. Málokdo ale ví o existenci jeho různých forem. Nyní pro pochopení stojí za zvážení pouze chlorofyl a a b. Oba jsou zodpovědní za schopnost rostlinného listu sklízet světlo, každý ve svém vlastním světelném rozsahu. A hlavním rysem je, že chlorofyl b má oproti chlorofylu a světelný absorpční vrchol posunutý doprava – do zelené oblasti. To je důležitý fyziologický znak: rostlina jako celek je vícevrstevná struktura, ve které mají spodní listy zvýšenou schopnost využívat zelené světlo díky zvýšené syntéze chlorofylu b.

Chlorofyly a karotenoidy

Když mluvíme o světlosběrných pigmentech podílejících se na absorpci zeleného světla, nemůžeme nezmínit karotenoidy. Dodávají rostlinám žluté a červené barvy. Jednou z rolí těchto pigmentů, spolu s chlorofylem, je zachycovat světlo a přeměňovat ho na energii uvnitř rostliny. Zajímavé je, že karotenoidy působí ve dvou polárních oblastech. Na jedné straně chrání chlorofyl před přebytkem světla, na druhé straně pomáhají efektivněji sbírat světelnou energii v podmínkách jejího nedostatku. A to druhé je právě možné díky efektivnímu využití spektra v zelené oblasti (500-550 nm) karotenoidy.

Zelené světlo se mění

Výběr konkrétní kombinace spekter – tzv. světelný recept – je individuální záležitostí. Pokud se obvyklá technologická mapa pro pěstování plodiny vztahuje na všechny odrůdy této plodiny, pak u lehkých receptů je situace složitější. Často je reakce rostlin na světlo odrůdově specifická. Například studie provedené na Timiryazevské zemědělské akademii ukázaly, jak se reakce na světelné podmínky mezi různými odrůdami salátu velmi liší.

Některé vykazují intenzivní růst biomasy při vysokém poměru modrého a červeného spektra, zatímco jiné vykazují pravý opak. Tato vlastnost platí i pro zelené spektrum. Je to důležité pro všechny kultury. Důležité je ale také vybrat správný vrchol jeho emise a jeho podíl na celkovém světelném toku na úrovni modrého a červeného spektra.

Zelené světlo není všelék. Pokud je ho příliš, pak můžete na velkou úrodu zapomenout. To je dobře prokázáno experimenty prováděnými za podmínek, kdy bylo jako světlo použito pouze zelené spektrum. Dlouhodobé pěstování rostlin v tomto režimu mělo inhibiční, tedy inhibiční účinek na růst a vývoj rostlin. Důvodem je, že množství zeleného světla, zejména v oblasti dlouhých vlnových délek s vrcholem 550 nm, narušuje procesy buněčného dělení. V důsledku toho se tvoří tenké a malé listy.

Zelené spektrum má také silný vliv na vývoj rostlin. Vzhledem k tomu, že zelené světlo v přirozeném světle je v hustých plodinách přítomno v hojnosti, rostlina aktivně zapíná mechanismus vyhýbání se stínu. To znamená, že se začíná natahovat a snaží se vymanit z houstnutí. To naznačuje, že přidáním nadměrného poměru zelené ke zbytku spektra můžete poškodit budoucí sklizeň, což má za následek tenké a oslabené rostliny.

Kromě výběru správné intenzity musíte pochopit, že vrcholy záření v zelené oblasti jsou také důležité pro rostliny. Vlnová délka s vrcholem 510 nm tedy stimuluje fotosyntézu silněji než záření o delší vlnové délce 530 nm, které ve větší míře reguluje vývojové procesy organismu.

Pro vytvoření ucelenějšího obrazu je třeba zopakovat, že pro každou rostlinu neexistuje jednoznačná reakce na tuto oblast elektromagnetického záření. V experimentech s pšenicí obecnou se ukázalo, že při vysoké intenzitě zeleného světla byly nárůsty biomasy vyšší než při modrém světle stejné intenzity. Stejná studie poznamenala, že u některých rostlin kromě pšenice může zelené spektrum zcela zajistit životní aktivitu v podmínkách vysoké intenzity ozáření.

Ochranná role zeleného světla

Zelené spektrum kromě toho, že ovlivňuje rostlinnou biomasu a reguluje její vývoj, může také chránit nebo alespoň snížit dopad patogena. Vědci tedy zaznamenali, že pod vlivem zeleného světla zvýšily rostliny jahodníku odolnost vůči antraknóze jahodníku. To se projevilo snížením počtu lézí na listech.

Kdykoli je rostlina poškozena škůdcem nebo chorobou, je důležité okamžitě identifikovat hrozbu. Pokud jsou jako osvětlení použity pouze červeno-modré LED, pak dochází k silnému zkreslení vnímání barev. Vizuální diagnostika problémů se v tomto případě stává obtížnou. Přidání zeleného světla vám pomůže lépe posoudit zdraví rostlin. Pro pracovníky podílející se na výrobě jsou navíc vytvořeny bezpečnější a pohodlnější pracovní podmínky.

Aplikace zeleného světla v praxi

V podmínkách úplné světelné kultury, kde nebylo použito žádné sluneční světlo, byly provedeny experimenty s rostlinou sladké papriky. Mezi různými kombinacemi lehkých receptur byla pro plodinu jednou z nejproduktivnějších varianta, kde převládalo červené spektrum s přídavkem zelené. Podíl posledně jmenovaných činil 18 % z celkového světelného toku. Během životního cyklu bylo dosaženo vydatnosti 6.1 kg/m2. Tato stejná možnost osvětlení se ukázala jako nejpříznivější pro tvorbu silných, zdravých sazenic.

Experiment byl proveden na rajčatech za podobných podmínek. Byly použity dvě verze LED ozařovačů. První měla spektrální poměr modrá:zelená:červená + daleko červená 15:30:55 + 14. Druhá byla 19:1:80 + 5. Průměrný výnos na rostlinu v první možnosti byl 1974,24 g. druhý 1136,16g. Jak je vidět ze zkušenosti, kde se zelené spektrum používalo s mírou, byla výtěžnost téměř 2x vyšší než u klasické verze s červeno-modrými LED.

Spektra v experimentu jsou modrá: zelená: červená + daleko červená.

Závěr

Zelené světlo výrazně podporuje fotosyntézu. Toto spektrum je také kritické pro podporu akumulace biomasy v hlubších částech listu a spodního baldachýnu, kde je modré a červené světlo ve srovnání se zeleným světlem energeticky vyčerpáno. Zelené spektrum musí být správně aplikováno ve světlé receptuře, která by měla být nejlépe přizpůsobena konkrétní plodině a konkrétní odrůdě. Ale i bez jemného doladění každé rostlině mírné přidání tohoto spektra do světelných podmínek pomůže procházet fázemi jejího životního cyklu harmoničtěji. A nakonec vám to umožní sbírat velké sklizně.