Işık ve Bitkiler
Işık ve Bitkiler
Bitkiler, çeşitli dalga
boyundaki ışığa karşı insanlardan farklı bir duyarlılığa sahiptir. İnsan gözü
tarafından görülebilen ışığın sadece bir kısmı, yani 400 ile 700 nm arasında
dalga boyuna sahip olan ışıklar bitkilerin büyümesine (fotosentez) yardımcı
olur. Buna PAR alanı denir (PAR = Fotosentetik Aktif Radyasyon). Gün ışığının
küresel radyasyonu yaklaşık %45'i 400 ile 700 nm arasındadır. Yani, küresel
radyasyonun yaklaşık %45'i PAR'dir.
Bir ampulün bitkilerin büyümesinde etkili olması için, mümkün olan en fazla
elektrik enerjisinin PAR'a dönüştürülmesi gerekir.
SHAPE \* MERGEFORMAT
Fotosentez, ışık
enerjisinin yapraklardaki klorofil ve karotenoid tarafından emildiği
fotokimyasal bir işlemdir. Bu enerji yaprağın saldığı karbon dioksit gazından
(CO2) şeker üretmek için kullanılır. Bu işlem aşağıdaki şekilde gösterilebilir:
6 CO2+ 6 H2O + ışık enerjisi -> C6H12O6+ 6 O2
karbon dioksit + su+ ışık enerjisi şeker ortaya çıkarır + oksijen
SHAPE \* MERGEFORMAT
Işık kaynağı, enerji parçacıklarını yayan bir kaynak olarak düşünülebilir. Bu
parçacıklara ışık kuantumu veya foton denir. Fotonun enerji içeriği dalga
boyuyla ilgilidir. 400 ile 700 nanometre(nm) arasında her dakikada gönderilen
fotonların toplam sayısına µmol s-1ile ölçülen bir nicelik olan PPF
(Fotosentetik Foton Akımı) denir. PPF lümene benzetilebilir, ancak bitkilerin
duyarlılık tepkisine bağlıdır. 400 nm fotonun (mavi) enerji içeriği, 700 nm
fotonunkinden (kırmızı) 1,75 sefer daha yüksektir; ancak her iki fotonun da
fotosentetik işleme etkisi eşittir. Mavi fotonun enerji fazlalığı büyük ölçüde
ısıya dönüşür.
Fotosentezin oranı, bu fotonların toplam enerji içeriği tarafından değil de
bitki tarafından emilen 400 ila 700 nm arasındakifotonların sayısıile
belirlenir. Bu nedenle, PPFD (Fotosentetik Foton Akımı Yoğunluğu) olarak
tanımlanan belirli bir yüzeye düşen 400 ile 700 nm arasında her dakikada
fotonların sayısısadece yaklaşık bir niceliktir.Bu nicelik
fotosentetik işlem için kullanılması gereken ışık miktarıdır. PPFD lükse (lümen
m-2) benzetilebilir, ancak bitkilerin duyarlılık tepkisine bağlıdır.
PPFD kuantum sensoru kullanılarak ölçülür ve m²'de dakikada (µmol m-2s-1) fotonların µmol ile
ifade edilir. PAR (Fotosentetik Aktif Radyasyon) söz konusu olduğunda, 400 ve
700 nm arasındaki (W m-2de) ışığın içeriğinden bahsedilir.
birimi PPF = 400 ila 700 nm arasında her dakikada gönderilen fotonların toplam
sayısı; µmol s-1
birimi PPFD = bir birim alanındaki 400 ila 700 nm arasında bir dakikadaki
fotonların sayısı; µmol m-2s-1
birimi PAR = her birim alanındaki 400 ila 700 nm arasında her dakikadaki enerji
içeriği; W m-2
Bitkinin ışık tayfı duyarlılığı
PAR aralığında bile, her bitki dalga boylarına karşı aynı duyarlılığa sahip
değildir. Diğer şeylerin yanı sıra, buna klorofilin en çok bulunduğu yer olan
yapraklardaki tüm pigmentlerin özel emilimleri neden olur. Nispeten güçlü bir
yansıma ve iletim sonucunda, yaprak tarafından en az yeşil ışık etkili olarak
kullanılır. Yaprağın insan gözü tarafından yeşil olarak algılanmasının nedeni
budur.
Bitkinin büyümesinde çeşitli dalga boylarının radyasyon etkisi bitki duyarlılık
eğrisi ile gösterilebilir. Fotosentez büyüme için en önemli süreç olduğu için
çeşitli dalga boylarında fotosentez oranının nasıl belirleneceğini tanımlamak
için bir etkinlik tayfı kullanabiliriz. Bu fotosentetik etkinlik tayfı her
dalga boyu tarafından emilen fotonların sayısına (ışık kuantumu) bağlıdır.
Böyle bir etkinlik tayfına ayrıca 'ışık tayfı kuantum etkisi' de denir.
Araştırmalara göre (McCree 1972) farklı bitki türlerinin ortalama sapması
%5'ten fazla değildir. Ayrıca bu araştırma, kuantum etkisinin en fazla
turuncu-kırmızı bölgesinde olduğunu gösterir; örneğin turuncu-kırmızı ışık en
etkili fotosentezi sağlar. Bu, bitkilerin bu renkte ışık kullanıldığı takdirde
büyümediği anlamına gelmez. Düzgün bir şekilde gelişmeleri için bitkilerin
dengeli bir ışık tayfı alması oldukça önemlidir. Bitkilerin sağlıklı gelişmesi
için mavi ışığın oranı özellikle önemlidir. Az miktarda mavi ışık alması
uzamaya (aşırı kök büyümesi) ve bazen sarılaşan yapraklara neden olur. Ayrıca
bitkinin gelişmesi için kırmızı/açık kırmızı oranı da önemlidir. Açık kırmızı
oranının düşük olması kökün büyümesini engeller. Bu duyarlılık tepkileri bitki
türlerine göre değişir.