Introducción

El sol es la principal fuente de energía para el desarrollo de la biomasa y la operación del proceso de vida en nuestro planeta. La energía solar es emitida en forma de radiación electromagnética al espacio y llega en distintas longitudes de onda a la tierra. El ojo humano normalmente percibe la luz en el rango de longitud de onda de los 380-780 nanómetros (nm). Así como el ojo humano tiene una percepción y una sensibilidad determinadas a la luz, las plantas tienen su curva de sensibilidad especial para la fotosíntesis. Estas absorben la parte de luz en el rango de longitud de onda de 400-700 nm. La radiación fotosintéticamente activa se abrevia “PAR”.

El crecimiento de las plantas está dirigido por tres procesos que responden a la luz:

► Fotosíntesis (metabolismo)
► Fotomorfogénesis (desarrollo de la forma)
► Fotoperiodicidad (reacción a la duración del día)

Fotosíntesis

Fotosíntesis

El más importante de estos procesos es la fotosíntesis: la base del crecimiento y desarrollo de las plantas. Más simple, es un proceso que usan todas las plantas para absorber energía de la luz solar. Las plantas almacenan la energía recogida como carbohidratos, de forma que la luz solar básicamente sirve como alimento a las plantas. La luz es absorbida con la ayuda del pigmento clorofila.

La dos clorofilas más importantes son los pigmentos clorofila A y clorofila B así como otros pigmentos auxiliares, como los carotenoides. Tal como se ve en la Fig. 1, la clorofila A absorbe la luz en las longitudes de onda azules y rojas, con picos de absorción de 430 nm y 662 nm. La luz verde e infrarroja, sin embargo, se absorben poco o no se absorben. La clorofila B usa un rango similar, con picos de absorción de alrededor de 453 nm y 642 nm. Los pigmentos auxiliares, como se muestra aquí el beta-caroteno; usa porciones más pequeñas del espectro de luz con picos a 400-500 nm.

La clorofila A es el principal pigmento de la conversión de CO2 a carbohidratos. Los pigmentos auxiliares transfieren la energía absorbida a la clorofila A; de hecho, solo ensanchan el espectro de acción. Este es la curva de sensibilidad de la luz en la fotosíntesis de las plantas. Para hacer afirmaciones precisas acercad de la absorción de luz de los distintos pigmentos, los científicos realizaron un complejo proceso de medición usando un espectrofotómetro donde sobre cada longitud de onda se probaron determinados rangos de absorción. El resultado de la actividad de los pigmentos principales y auxiliares se muestra en el gráfico en el espectro de acción (Fig. 2).

Absorption Peaks

Fig. 1: Espectro de absorción de la Clorofila A, B y Beta-caroteno

Action Spectrum

Fig. 2: Espectro de acción

Si comparamos el espectro de acción (Fig. 2) con el correspondiente espectro de absorción de clorofila A (Fig. 1), se verá que no coinciden. De hecho, el espectro de absorción lleva a la conclusión de que la fotosíntesis es dirigida sobre todo por la luz azul y la roja (y en menos proporción por la verde). En cambio, el espectro de acción fotosintética nos dirá donde es más fuertemente absorbido el promedio de todas las clorofilas. Mucha gente aplica de forma equivocada la curva del espectro de absorción para determinar el óptimo espectro de luz y asume que solo deberían usarse sobre todo la luz roja y la azul. Esto no es exactamente cierto, porque un espectro de luz más amplio es mucho más efectivo que un espectro de luz de banda más estrecho (por ejemplo, solamente azul y rojo). Sobre todo en entornos cerrados, cuando los colores individuales se emiten con intensidades muy altas, la planta puede alcanzar una saturación de luz, y solamente una pequeña parte de la misma es procesada. En operaciones de invernadero, el azul y el rojo son un buen agregado al espectro amplio de luz solar.

Fotomorfogénesis

La fotomorfogénesis es la influencia de la luz en dar la forma de las plantas. Una gran parte de la luz en el espectro del azul lleva a un crecimiento de la planta en forma de arbusto bajo con una distancia entre nudos corta. Por el contrario, una alta concentración del espectro rojo permite a las plantas crecer altas y con pocas ramas laterales.

¿Cuál es la capacidad de una excite Grow Light en esta área? Ejemplo: deja que tus plantas crezcan primero bajas y tipo arbustos con una distancia entre nudos extraordinariamente estrecha y a partir de la segunda semana de floración, expóngalas al espectro rojo para un cultivo maximizado.

Fotoperiodicidad

La fotoperiodicidad es el fenómeno que diferencia a las plantas en su respuesta a los tiempos de luz y de oscuridad. En algunas plantas se induce la floración cuando la duración de la exposición diaria está por debajo del valor crítico (plantas de días cortos), mientras que en otras esto sucede solamente cuando la luz diaria está por encima del valor crítico (plantas de días largos). El proceso de fotoperiodicidad también está influenciado por la longitud de onda de la luz. La reacción fitocrómica activa básicamente despierta a la planta para que empiece la fotosíntesis y también se llama Pr (fitocrómica roja). La luz infrarroja activa la reacción fitocrómica activa, también llamada Pfr (fitocrómica infrarroja). En la forma inactiva Pfr, la planta entra en dormancia. Durante el período de oscuridad, la planta regenera y desarrolla flores.

Spectrum bar

El espectro fotosintético

Determinadas longitudes de onda y colores son vitales para la planta y otras anulan la fotosíntesis. La combinación correcta de longitud de onda en tu Luz de cultivo LED es esencial para el crecimiento natural y saludable de la planta. La mayoría de las plantas tienen el índice más alto de fotosíntesis en el espectro de luz añil, naranja, rojo y un mínimo en verde.

Luz UV

Invisible al ojo humano, la luz UV está dividida en cuatro tipos: UV-A, UV-B y UV-C.

La UV-A está en el rango de longitud de onda de 315-400 nm y se transmite sobre todo a través de la atmósfera antes de llegar a la tierra. UV-A no era una clave importante para la fotosíntesis para los científicos por mucho tiempo1. Recientes estudios han mostrado que los efectos positivos de la radiación UV-A en el crecimiento y la floración de las plantas2,3. Esto significa que los ratos fuera del espectro PAR están impactando en los procesos fundamentales de la fotosíntesis.

Cuando usamos el término Luz UV, a menudo lo asociamos con UV-B. Este está en el rango de longitud de onda entre 290-315 nm y suele filtrarse por la capa de ozono (donde sea suficientemente gruesa). La luz UV generalmente causa problemas, ya sea para nosotros los humanos o para las plantas. Demasiada luz UV-B puede inhibir el crecimiento de la planta4 destruir los importantes ácidos nucleicos.5

La luz PAR y UV-A llevan a la producción de cloroplastos (incluyendo beta-caroteno) para fortalecer el sistema inmunitario contra enfermedades y estrés, y aporta algo de protección contra los rayos UV-B. Sin embargo, la exposición permanente a estos debería evitarse en cualquier caso.6

Determinadas especies de plantas podrían beneficiarse de UV-B. Durante la fase de floración, la producción de buenas flores puede acelerarse . Debido al daño celular que producen los UV-B, la planta trata de proteger las células expuestas aumentando la producción de resina.

Lo ideal es que los rayos UV iluminen lateralmente la planta y no desde arriba, para minimizar el daño a la misma. Para este método, recomendamos usar una lámpara T5/T8 UV-B con controlador de tiempo, durante un máximo de 3-4 horas durante las últimas tres semanas de floración.

La luz UV-C está lejos de la luz visible en el rango de 200-290 nm. Muy poca radiación UV-C pasa a través de la atmosfera, por lo tanto no se considera importante para los bio-organismos en la ciencia.

Añil y azul

Los rangos añil y el azul de la luz tienen una amplitud de 400-520 nm. Las longitudes de onda en la zona azul son fundamentales en la fotosíntesis.8 Cuanta más luz reciben de los espectros añil y azules, más grandes serán las hojas. Las longitudes de onda azul tienen un papel crucial en el desarrollo de los cloroplastos.4 Los cloroplastos son las partes de las células de la hoja que contienen clorofila y que participan en la fotosíntesis.

La luz azul tiene varios papeles importantes en la fotomorfogénesis de las plantas, incluyendo la regulación de la estomael equilibrio de agua y el intercambio de CO2, la forma natural de desarrollo10 así como el control del fototropismo11 (sensibilidad a la luz).

Verde

La región intermedia del espectro visible se extiende desde el verde hasta alrededor de 520 nm y sigue en color amarillo hasta los 600 nm. Se asume que los colores verdes en esta zona son apenas o para nada absorbidos por la mayoría de las plantas. Simplemente fue indicado por los científicos, que las hojas son verdes porque reflejan la luz verde. Esta es la razón por la cual la clorofila tiene ese aspecto verde, que le da a las hojas este color. Se ignoró completamente que los carotenoides y otros pigmentos auxiliares absorben la luz del medio del espectro. Estudios recientes han mostrado que las plantas absorben la mayor parte de la luz verde.12

Rojo e infrarrojo

La luz roja es la longitud de onda más efectiva para la fotosintesis4,7. La luz infrarroja es usada sobre todo por la planta para detectar plantas conflictivas situadas en la sombra.13

El color rojo del espectro abarca de los 600 - 730 nm, mientras que los infrarrojos empiezan en 730 nm y terminan aproximadamente a los 1.400 nm. Tanto la luz roja como la infrarroja afectan a la respuesta fitocromática y a la transformación entre las formas activas y pasivas (Pr y Pfr). Para una fotosíntesis óptima tanto el rojo como el infrarrojo deben estar disponibles para la planta.7

De hecho, los efectos de la luz roja en la fotosíntesis son similares a los efectos del espectro de luz azul.8

Fuentes:

1 Caldwell M. (1971): Solar ultraviolet radiation and the growth and development of higher plants. In: Photophysiology. Academic Press, New York.

2 Yao X., Liu Q. (2006): Changes in morphological, photosynthetic and physiological responses of Mono Maple seedlings to enhanced UV-B and to nitrogen addition.

3 Barta C., Kalai T., Hideg K., Vass I., and Hideg E. (2004). Differences in the ROS-generating efficacy of various ultraviolet wavelengths in detached spinach leaves.

4 Zheng, J., Hu, M., & Guo, Y. (2008): Regulation of photosynthesis by light quality and its mechanism in plants.

5 Strid, A., Chow, W., & Anderson, J. (1994): UV-B damage and protection at the molecular level in plants.

6 Fernando J., Fernando H., António E., Maria Manuela A., Maria Paula Duarte & José C. Ramalho (2012): Impact of UV-B radiation on photosynthesis – an overview.

7 Lydon, J., Teramura, A., RH, & Coffmann, C. (2008): UV-B Radiation Effects on Photosynthesis, Growth and Cannabioid Production of two Cannabis sativa Chemotypes.

8 Hogewoning, S., Trouwborst, H., Maljaars, H., Poorter, H., van Leperen, W. & Harbinson, J. (2010): Blue light dose–responses of leaf photosynthesis, morphology, and chemical composition of Cucumis sativus grown under different combinations of red and blue light.

9 Schwartz, A. & Zeiger E. (1984): Metabolic energy for stomatal opening. Roles of photophosphorylation and oxidative phosphorylation.

10 Cosgrove, D. (1981): Rapid suppression of growth by blue light.

11 Blaauw und Blaauw-Jansen, (1970): The phototropic responses of Avena coleoptiles.

12 White A., & Jahnke, L. (2008): Contrasting Effects of UV-A and UV-B on Photosynthesis and Photoprotection of Beta-carotene in two Dunaliella.

13 Eskins, K., (1992): Light-quality effects on Arabidopsis development. Red, blue and far-red regulation of flowering and morphology.


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