گیاهان برای استفاده از نور 3 مرحله را طی می کنند
مرحله ی اول دریافت نور است،مرحله دوم فتوسنتز است و مرحله ی آخر عکس العمل گیاهان است.
در ادامه با تعریف دقیق هر یک آشنا خواهیم شد ...
گیاهان برای استفاده از نور 3 مرحله را طی می کنند(C.P.R)
مرحله ی اول Capture یا دریافت نور است،مرحله دوم photosynthesis یا فتوسنتز است و مرحله ی آخر React یا عکس العمل گیاهان است.
در ادامه با تعریف دقیق هر یک آشنا خواهیم شد.
دریافت نور:گیاهان فقط نور قرمز و آبی را دریافت می کنند، و بقیه نور ها مثل نور سبز هیچ استفاده ای برای شان ندارد.
شاید بخواهید بدانید این مقاله از کجا نشات می گیرد!
در دهه ی 1970 دانشمندان از مواد شیمیایی استفاده کردند تا کلروفیل گیاه را استخراج کنند،سپس کلروفیل را در لوله ی آزمایش ریختند و در معرض نور طبیعی قرار دادند،رنگ هایی که کلروفیل جذب کرد را اندازه گیری کردند.
در سمت راست یک پیک و در سمت چپ یک پیک قرار دارد و این نشان می دهد که کلروفیل مقدار زیادی از نور قرمز و آبی را دریافت می کند ولی همانطور که می بینید
در بین آبی و قرمز،محدوده نوری سبز و زرد خیلی واضح است که کمتر واکنش نشان داده است و کلروفیل به طور مستقیم نور سبز و زرد را دریافت نمی کند و نور قرمز و آبی را تقریبا در مجموع دریافت می کند.
اشتباه(نقص در آزمایش)دانشمندان:همانطور که می بینید در این آزمایش کلروفیل نور قرمز و آبی را دریافت می کند،برای همین در نور های مصنوعی بنفش حدود 99٪ پرتو نوری خارج شده از لامپ آبی و قرمز است و روی برگه هر دو طیف نوری کاملا برابری را نشان می دهند.
البته روی برگه کاملا منطقی است ولی در دنیای واقعی پرورش دهندگان بهترین نتیجه را نمی گیرند زیرا در واقعیت مادر طبیعت هیچ چیزی را هدر نمی دهد و نیازی به طیف سنج ندارد،گیاهان به تمام طیف نوری نیاز دارند تا بهترین نتیجه را دهند.
اگر مسئله را دقیق تر بشکافیم به این پی خواهیم برد که در این آزمایش برای بدست آوردن نتیجه،دانشمندان گیاه را به صورت مایع در آوردند و کلروفیل را هم از حالت اصلی خود خارج کردند و بعد در لوله ی آزمایش قرار دادند،در طبیعت که گیاه به صورت مایع نیست بلکه در حالت طبیعی خودش است و دارای طبقه بندی است(و بخش هایی از این طبقه بندی به دلیل مایع شدن برای آزمایش از بین رفت)
بیایید به آزمایش مان برگردیم،همانطور که مشاهده می کنید طیف نوری آبی و قرمز اوج زیادی دارد ولی در نمودار سمت راست شما مشاهده می کنید که محدوده سبزو زرد اوج بیشتری نسبت به سمت چپ دارند زیرا این نمودار برای یک برگ کامل در طبیعت است.
خب حالا بیایید از این نمودار ها خارج شویم و ببینیم در دنیای واقعی چه خبر است؟
این یک نما کناری از یک برگ است،همانطور که می بینید نور قرمز و آبی به سختی از بالا نفوذ می کند،اما نور سبز کل برگ را پوشش می دهد.
کلروفیل، نور قرمز و آبی را هنگام مشاهده کردن به خوبی دریافت می کند و خب در واقع مانع از نفوذ نور به عمق برگ و هر مکانی از زیر گیاه می شود،پس وقتی از نور صحبت می کنیم مشاهده ی نور فقط مهم نیست، بلکه نور سبز و زرد و مادون قرمز ضریب عبور بالایی دارند. بنابراین رنگ ها باعث رشد زیر سایه بان می شوند(یعنی این رنگ ها چون می توانند بهتر وارد برگ شوند و سرعت انتقال سریعتری را داشته باشند نسبت به آبی و قرمز،باعث رشد بهتر و افزایش کیفیت در گیاه می شوند.
و اما پس از دریافت نور،مرحله ی فتوسنتز فرا می رسد.
فتوسنتز:
این نمودار مک کری یکی از دانشمندان این حوزه است که جذب نور را نشان می دهد،در عوض سرعت فتوسنتز را بر اساس رنگ نشان می دهد.
همانطور که می بینید زمانی که ما فتوسنتز گیاهان را اندازه گیری می کنیم،گیاهان از طیف کامل نور 400 تا 700 نانومتر استفاده می کنند،اصطلاح par کوتاه شده برای تابش فعال فتوسنتز است و مترادف با این مفهوم شده است که گیاهان فقط از نور قرمز تا آبی برای رشد استفاده می کنند.
بعد از ناامیدی در LED های نور قرمز و ابی(نور بنفش)،نور های پرورش گیاه به LED های سفید تغییر پیدا کردند و در اینجا یک نمودار ساده ی LED های سفید را می بینیم.
ولی LED های سفید برای پرورش گیاهان طراحی نشدند بلکه برای ما انسان ها طراحی شدند،تا بتوانیم ببینیم.
به همین دلیل است که بر نور سبز و زرد تاکید می شود زیرا چشمان ما می تواند این نور ها را بهتر از دیگر نور ها تشخیص دهد،به علاوه،برد آنها به 400 تا 700 نانومتر محدود می شود که از نظر پوشش این محدوده طیف نوری،فوق العاده است.
در هر حال مشخص شد که نور های خارج از این محدوده،نور های مادون قرمز هستند. نور مادون قرمز نقش بسیار مهمی در فتوسنتز دارد، وقتی دکتر مک کری تصمیم گرفت این کار را کند.
آیا این مطالعه متغیر های او را حذف کرد تا آزمایش خود را برای آزمایش هر رنگ به صورت جداگانه انجام دهد؟
برای انجام این کار او تک برگی را گرفت و آن را در یک محفظه ی آزمایش گذاشت،در یک زمان مشخص برگ را در موقعیت یک طیف نوری قرار داد،این کار را برای تمام طیف های نوری انجام داد تا سرعت فتوسنتز را اندازه بگیرد. نموداری را مک کری رسم، نمودار پاراگرف می تواند گمراه کننده باشد زیرا همه ی نتایج هر برگ را در یک زمان معین نشان می دهد.
البته در دنیای واقعی گیاه در معرض تمام نور ها در یک زمان قرار می گیرد،ولی اشتباهی که مک کری کرد این بود که اصلا نور مادون قرمز که بیش از 700 نانو متر است را حساب نکرد!
در این نمودار همانطور که فهمیدید نور مادون قرمز استفاده نشده است ولی به یاد داشته باشید که این نمودار فقط یک طیف نوری را در یک زمان مشخص نشان می دهد و اینجا بود که دکتر امرسون وارد بازی شد.
دکتر امرسون آزمایشی را انجام داد،این آزمایش شامل یک برگ بود ولی با دو طیف نوری که هم زمان به یک برگ برخورد می کنند انجام شد،نتیجه ی این آزمایش این شد که اگر یک طیف نوری بین 400 الی 700 نانومتر با نور مادون قرمز که بیش از 700 نانومتر است ترکیب شوند سرعت فتوسنتز را افزایش می دهند.
این افزایش تقویتی سرعت فتوسنتز را،اثر(تاثیر) امرسون نامگذاری کردند و موقعه ای کار می کند که هر رنگی از نور در نمودار دکتر مک کری با نور مادون قرمز ترکیب شود. اثر امرسون یک محصول از فتوسنتز 1 و فتوسنتز 2 در گیاه است.فتوسنتز 1 و 2 طیف های نوری همدیگر را به اشتراک می گذارند و این جدول اثر مقابل آن ها را نشان می دهد.
اول از فتوسنتز 2 طیف نوری 680 نانومتر را دریافت می کند و از آن نور برای شکافتن یک الکترون از آب،استفاده می کند و بعد آن را به فتوسنتز 1 انتقال می دهد،فتوسنتز 1 از آن الکترون و نور بالای 700 نانومتر استفاده می کند تا سرعت فتوسنتز را افزایش دهد.
گیاهان چطور به نور در شرایط مختلف واکنش نشان می دهند؟
این به آسانی فراموش می شود که گیاهان در شرایط مختلف و طیف های نوری مختلف قرار گرفته اند و خودشان را باید حتما تغییر دهند تا به بهترین فرم خود دست پیدا کنند. بهترین مثال برای فهمیدن اینکه واکنش گیاهان نسبت به نور چطور است،در میان طیف نوری،نوری آبی چیزی است که گیاهان برای تشخیص اینکه آیا در یک شکل هستند استفاده می کنند و این منطقی است زیرا نور آبی از تاج پوششی گیاه نفوذ نمی کند،بنابراین اگر گیاه به اندازه ی کافی نور آبی دریافت نکند،باید در جستجوی آن واقعا کشش پیدا کند.
از طرف دیگر،اگر گیاه نور آبی زیادی دریافت کند،بسیار کوتاه می شود و یا از رشد عقب خواهد افتاد،بنابراین مقدار بهینه ی نور آبی در طیف نوری برای گیاهان وجود دارد که بهترین رشد خود را داشته باشند.
در اینجا نحوه ی واکنش گیاه به نور رشد قرمز و آبی نشان داده شده است.چون مقدار محدودی نور سبز و مادون قرمز برای نفوذ به به عمق گیاه(درون برگ)وجود دارد،رشد و نمو در زیر پوشش برگ ممکن است محدود باشد،همچنین اشباع نور قرمز و آبی در بالای برگ ها می تواند منجر به سوختگی یا سفید شدن برگ شود. علاوه بر این مقدار نور آبی در بعضی از چراغ های رشد زیاد است که می تواند منجر به کاهش یا توقف رشد شود.
در اینجا یک طیف LED سفید وجود دارد که به بسیاری از مسائل نور های چراغ قرمز و آبی می پردازد.با اینحال،آنچه در مورد این طیف حیاتی است،کمبود نور مادون قرمز است.
نور مادون قرمز نه تنها برای سیستم فتوسنتز 1 و 2 مهم است،بلکه باعث ایجاد واکنش های دیگری در گیاه در طول رشد رویشی می شود.
واکنش های گیاهان در طول رشد به نور مادون قرمز:
1:گیاهان رشد بیشتری خواهند داشت و بزرگتر می شوند
2:برگ ها درشت و ساقه های قطور و قوی
3: افزایش محل های جوانه زنی و گل در گیاه
4:گلدهی زودتر را تشویق می کند
5:افزایش عطر و طعم
و حالا بیایید به بروز ترین نوع نور پرورش گیاه نگاهی بیاندازیم.
به این محصول نور باند پهن می گویند که شبیه نور سفید است ولی در واقع نیست،زیرا رنگ هایی را تولید می کند که چشم انسان نمی تواند ببیند در طیف های نوری قرمز و مادون قرمز برای رشد بهینه گیاه طراحی شده است.
ویژگی های باند پهن:
1:نور های سبز،زرد و مادون قرمز برای نفوذ تاج پوششی گیاه
2:آبی متعادل برای جلوگیری از کشش و ... یا سوختن برگ گیاه
3:حداکثر نور قرمز و مادون قرمز برای هدایت رشد
