Verlichting: Valt licht in het groenspectrum in het PAR-gebied?

[Xtreme]

Van diversie zijden heb ik de stelling gehoord dat groen licht geen functionaliteit heeft bij de plantengroei. Deze stelling durf ik niet zonder meer te onderschrijven. Uiteraard is groen licht minder effectief door de relatief sterke reflectie en transmissie. Daarom zijn de meeste planten groen. Echter, de ene plant heeft lichtgroen blad en de andere donkergroen. Sommige bladeren tenderen naar zwart, andere weer naar roodbruin. De kleuren die wij waarnemen zijn een gevolg van reflectie. Omdat de reflectie bij de diverse plantengroepen niet gelijk is concludeer ik dat in ieder geval een deel van het groene spectrum wordt geabsorbeerd. Dus, de planten nemen energie tot zich in de vorm van fotonen. En opgenomen energie moet ergens toe worden aangewend.
Zou een en ander te meten zijn? Met een lux-meter wordt de intensiteit van de algemene straling (het licht dat voor het menselijk oog waar te nemen is) gemeten. Hiervan is slechts 45 % functioneel voor de planten. De gevoeligheidscurve voor het stralingseffect bij planten is dus anders dan het menselijk oog. De spectrale kwantumefficientie wordt bij planten gemeten met een Par-sensor, ook wel kwantumsensor genoemd.
Ik ben benieuwd of zo'n kwantumsensor andere waarden vertoont in geval er groen licht wordt toegevoegd.
Overigens bedraagt de gemiddelde afwijking in gevoeligheid voor de gemiddelde lichtwaarden bij diverse plantensoorten maar 5 % (McCree 1972)

[Jona]

Re: Valt licht in het groenspectrum in het PAR-gebied?

Ik begrijp niet goed wat je precies wil weten maar je informatie interesseert me wel. Ik ben er zeker van dat een plant het beste groeit met een VOLLEDIG spectrum (ook al weten we dat 'rood' licht het 'beste' is als het op 'mooie toppen' neerkomt). Volgens mij heeft de plant gewoon meer nodig van een bepaalde 'lichtkleur' dan de ander, rood dus. Maar als je er 1 zou wegnemen dan komt de plant in problemen denk ik. Kijk naar de zon, zendt zowat alles uit wat je maar kan inbeelden, lijkt me vrijwel onbestaande dat de planten er geen gebruik van zouden maken

Greetzzz

Jona

[Xtreme]

Re: Valt licht in het groenspectrum in het PAR-gebied?

Jona, ik benader de meeste problemen heel elementair. Bij licht doet zich het volgende verschijnsel voor: een wit voorwerp is wit omdat dit alle licht reflecteert. Een zwart voorwerp is zwart omdat dit alle licht absorbeert. Een wit voorwerp in de zon voelt relatief koel aan. Een zwart voorwerp kan in de zon gloeiend heet worden. Als ik de kleur van het blad van uit dit gezichtpunt benader, kom ik tot de volgende conclusie. Omdat alle bladeren groen nuances hebben houdt dat volgens mij in dat een deel van het groene licht wordt geabsorbeerd. Indien al het groene licht zou worden weerkaatst dan zouden immers alle planten de zelfde groene kleur hebben. Echter, in mijn tuin staat ondermeer "zwart gras", ook wel slangebaard genoemd. Gelet op de kleur wordt door slangebaard groen licht nagenoeg volledig geabsorbeerd. Voorts heb ik een heg van rode haagbeuk. Deze heester absorbeert dus een deel van het roodspectrum niet en van het groenspectrum wel. Ik blijf me afvragen of groen licht nuttig is. Licht bestaat uit energie. Als licht en dus energie wordt geabsorbeerd moet er iets binnen de planten met de energie gebeuren. Het is me niet duidelijk wat er mee gebeurt, maar opgenomen energie moet hoe dan ook enige functionaliteit hebben. Ik kan me niet voorstellen dat een plant energie (fotonen) tot zich neemt en er verder niets mee doet.
Als even verder theoretiseer zou het meest efficiente groeilicht uitsluitend uit fotonen moeten bestaan, die door de plant worden geabsorbeerd. De kleur van de gehele plant zou dan zwart zijn. Wel zou op een of andere manier gemeten moeten worden of er voldoende lichtdruk van fotonen in het PAR-gebied aanwezig is. Terzijde: bij led-verlichting zien de planten er inmiddels ook aardig donker uit. Dit wijst bij leds op een hoge fotonen efficiency.

[monty]

Re: Valt licht in het groenspectrum in het PAR-gebied?

http://plantphys.info/plant_physiology/light.shtml

mooi uitgelegd op deze site.

[Xtreme]

Re: Valt licht in het groenspectrum in het PAR-gebied?

Bedankt voor de link Monty,

Mijn conclusie luidt: de plant absorbeert inderdaad wat groen tussen de 500 nm en 575 nm. Opvallend vind ik ook dat rood en verrood afzonderlijk wel de bloei ten goede komen. Echter er vindt significante synergie plaats ingeval zowel rood als verrood gezamenlijk in het spectrum aanwezig zijn. Gestyleerd weergegeven: als de zelfde hoeveelheid rood en verrood ieder afzonderlijk 1 micromol leveren is de som van beide niet 2 maar 3 micromol. Ook UV-a is duidelijk een onderdeel van het "plant process light". Hiermee lijkt dus verkaard waarom de eerste ledunits van geen meter werken, omdat het spectrum veel te beperkt is. Dus de ufo's e.d. kunnen bij het grof vuil worden gezet, of hooguit aan een HPS-lamp worden toegevoegd. Dit geldt evenzeer voor de groeilampen die in een lichtarm hoekje in de huiskamer een plant bijlichten. Immers, in de huiskamer krijgen de planten reeds het volledige spectrum van het daglicht en zijn de "rood-blauw-lampen" slechts stuurlicht. Voor de gesloten teelt zijn ledlampen met alleen rood en blauw volstrekt ongeschikt.

Groet van Xtreme

[Poffertjesporem]

Re: Valt licht in het groenspectrum in het PAR-gebied?

Vraag:

Kan het zijn dat het gereflecteerde groene licht word geabsorbeerd door de onderkant van het blad?(rede kleurverschil?).

Zo ja, is het dan niet beter (als je 500nm tot 575nm wilt toevoegen)om je plant van onder te belichten met groen licht?(b.v. ledlamp ds20)

Grtz.

[Xtreme]

Re: Valt licht in het groenspectrum in het PAR-gebied?

Ik heb ooit eens gelezen dat licht in het groene spectrum grotendeels wordt gereflecteerd, een klein deel wordt geabsorbeerd en een deel door het blad wordt doorgelaten (diffusie). Ik zal de bron opzoeken zodra ik de tijd daarvoor kan vinden.

[Poffertjesporem]

Re: Valt licht in het groenspectrum in het PAR-gebied?

tnx

Grtz.

[monty]

Re: Valt licht in het groenspectrum in het PAR-gebied?

Als we naar het lichtspectrum van planten kijken, dan zou je al snel willen zeggen: "Dan zet ik voornamelijk blauw en rood licht erboven, da's dan het meest optimaal".
Nou de werkelijkheid is dus ingewikkelder. Nemen we bijvoorbeeld een groen lichtdeeltje. Dat "groene"foton wordt slecht door het chlorofyl geabsorbeerd. En daardoor blijft het langer heen en weer slingeren tussen al die chlorofyl moleculen. De kans dat het dan toch een keer geabsorbeerd wordt neemt dan dus wel weer toe.

Andere pigmenten zorgen er ook voor dat planten toch wat meer van het groen/gele gebied gebruik kunnen maken dan dat je zou verwachten. De carotenoïden zijn pigmenten die ook licht opvangen en dat verder doorgeven aan het chlorofyl om energie voor de plant te maken. De verhouding tussen chlorofyl / carotenoïden ligt tussen de 3:1 voor de meeste planten. Deze carotenoïden absorberen vooral het licht rond de 450 nm (blauwe gebied). Planten met veel carotenoïden absorberen dus extra veel licht in het blauwe gebied en zijn hier dus het meest efficiënt.

overzicht_fotosynthese.jpgNu zeg ik hierboven wel snel even het chorofyl, echter het ene chlorofyl is het andere niet. Midden in het molecuul bevindt zich een ion magnesium. Dit magnesiumion kan vervangen worden door twee protonen en vormt zo het zogenaamde feofytine. De zijketens variëren wat in de verschillende soorten chlorofyl die in verschillende soorten planten worden gevonden. Chlorofyl bestaat in de volgende vormen:

a: C55H72O5N4Mg
b: C55H70O6N4Mg
c1: C35H30O5N4Mg
c2: C35H28O5N4Mg
d: C54H70O6N4Mg

Chlorofyl a is altijd aanwezig maar de chlorofylen b, c en d komen bij sommige groepen ook voor. Ze verschillen dus net iets van elkaar in chemische structuur en absorberen het licht dus ook net iets anders. Dat betekent dus dat de ene plant het licht anders "ziet" dan de andere plant.

Voor de lichtkeuze kun je dus ook niet enkel het gevoeligheidsspectrum van chlorofyl van een bepaalde plant uitgaan. Ook al zit je dan natuurlijk wel aardig in de goede richting. We zouden het gevoeligheidsspectrum van de plant moeten weten die je aan het kweken bent en daar je licht op moeten aanpassen. Je zou dus precies moeten weten welke fotonen nu allemaal wel meedoen (geabsorbeerd worden al is het in geringe mate) en welke geheel niet en je dus uit het lichtspectrum kunt weglaten als je met monochromatische verlichting gaat werken.

We weten dat een foton in het blauwe gebied meer energie heeft dan een foton in het rode gebied. Maakt dat wat uit voor de fotosynthese? NEE. Het Chlorofyl en de pigmenten zullen rode en blauwe fotonen beter doorlaten dan de geel/groene maar als een foton van welke golflengte dan ook eenmaal doorgelaten is, dan zal het meedoen aan de fotosynthese. Veel of weinig energie maakt dan niet uit.

spectraalcurveoog.giflichtsterkte.

We zagen al dat planten licht anders "zien". Licht in het geel/groene gebied ervaren wij al snel helderder als een plant dat zou doen. Die vinden het licht in het blauw/rode gebied al snel sterker en zetten dan hun paarse zonnebril op. rest ons het verhaaltje van lux en lumen en PUR en PAR.spectrale gevoeligheis bladgroen.gif






Lux en Lumen?

Lux

Nou drukken wij de lichtsterkte vaak uit in lux, bijvoorbeeld:
Lichtsterkte overdag 100.000 lux
Zonnige winterdag 10.000 lux
Sterke werkplekverlichting 1.000 lux
Die lichtsterkte in lux wordt gemeten met een luxmeter. Een luxmeter meet echter de lichtsterkte zoals wij die zien. Niet zoals de plant die ziet.

Lumen

Wat is dat dan
Nou, das de kracht van je lichtbron (hoe fel dat ding brand) geven we weer in lumen. Lux is dan de hoeveelheid licht die vanaf die lichtbron op een bepaald oppervlak schijnt. Lux = lumen/oppervlak.

Het aantal lumen blijft dus voor een lichtbron constant. Het aantal lux neemt dus af met de afstand.
De eenheid lumen is dus ook net als de lux gebaseerd op de gevoeligheid van ons oog. Toch wordt er nog steeds veel gerekend met de lux en de lumens in de aquaristiek. Dat is immers voor ons mensen het gemakkelijkste.


PUR of PAR?

Lux of de lumen zijn dus niet zoon goede graatmeters om de lichtsterkte te bepalen zoals onze planten die ervaren. wat is dat dan wel? je raad het al.... PAR en PUR.
PAR staat voor Photosynthetic Active Radiation of in 't Nederlands. Fotosynthetisch Actieve Straling.
PUR staat voor Photosynthetic Usable Radiation oftewel Fotosynthetisch Bruikbare Straling.

Bij de lux waarde word er dus rekening gehouden met; De gevoeligheid van het menselijke oog;
Bij de PUR-waarde wordt rekening gehouden met de gevoeligheidskromme van de plant.
oogcurve2.gifMcCree.gif
Voor planten is het dus eigenlijk logischer met een PUR waarde te rekenen dan met een lux waarde.
De PUR waarde geeft het aantal lichtdeeltjes (fotonen) weer met een golflengte tussen de 400 en 700 nm die per m2 en per tijdseenheid op een oppervlak vallen. De eenheid van de PUR waarde is dan µmol/m2s.

De PAR-waarde wordt ook uitgedrukt in µmol/m2s maar bij de PAR-waarde wordt geen rekening gehouden met de spectrale gevoeligheid van plant of menselijk oog. De PAR waarde geeft dan ook een meer neutrale lichtwaarde waarbij alle golflengtes in het gebied tussen 400-700 nm even zwaar worden meegewogen.

De spectrale gevoeligheidskromme van planten die je in de PUR grafiek ziet is gebaseerd op onderzoeken door McCree. Door McCree zijn een een 20-tal planten onderzocht op hun spectrale gevoeligheid en het gemiddelde daarvan is in de PAR-grafiek weergegeven. De planten waarop McCree zijn onderzoek heeft gebaseerd zijn commerciele agrarische gewassen zoals: Mais, sorghum, zonnebloemen, sojaboon, tampala, pinda, tomaten, radijs, kool, komkommer, etc...Helaas was cannabis sativa geen kandidaat voor zijn onderzoek want dan waren we al snel een stapje verder geweest. Niet alle planten zijn hetzelfde, elke plant heeft z'n eigen Mc Cree-curve, Wisten we nu maar de cannabis sativa McCree curve van elke strain. Zouw wel handig zijn als dat achter op het zaadzakje in een grafiekje zou staan, Ghehe
De plant respons-curve, dus is een complexe optelsom van de antwoorden van verschillende pigmenten en is enigszins verschillend voor verschillende planten. Een gemiddelde is over het algemeen gebruikt die vertegenwoordigt de meeste planten, hoewel individuele planten kunnen met maar liefst 25% afwijken van deze curve!

Stuurlicht

Wat nu weer hoor ik je denken, ghehe,, maar naast dat licht invloed heeft op de groei van een plant het zogenaamde groeilicht bestaat er ook nog zoiets als signaal licht of ook wel stuurlicht genoemt, Het stuurt diverse plantprocessen aan zoals het ontkiemen, het in bloei gaan, etc. Deze functies, ook wel fotomorfogenese-functies genoemt, zijn niet afhankelijk van de intensiteit van het licht, maar van de aanwezigheid van bepaalde golflengtes van licht bij een bepaalde drempelwaarden. Fotomorfogenese wordt bestuurd door receptoren bekend als fytochroom, cryptochroom, enz.
verschillende plantprocessen worden geactiveerd als reactie op de rood/ver-rood verhouding, aandeel blauw of UV-licht en het infrarode gedeelte van het spectrum.


O2 of CO2 productie

Een andere, en ook betere, indicator is dan niet de lichtabsorptie maar de productie van zuurstof, of van de opname van kooldioxide, onder de invloed van licht. Immers hoe beter het licht geschikt is voor de plant, des te beter en des te meer zal een plant zuurstof produceren en kooldioxide (CO2) opnemen. Als we dan eens kijken naar de grafiek hiernaast dan zien we zowaar dat een plant het nog niet zo heel slecht doet in het geel/groene gebied. In ieder geval beter dan dat je zou vermoeden op basis van het gevoeligheidsspectrum.o2prod.gif

Maar helaas, ook zo'n diagram met de O2 of CO2 productie afhankelijk van de kleur van het licht is niet betrouwbaar! Het blijkt namelijk dat verschillende kleuren licht tezamen, een betere werking geven, dan één enkele kleur. In de grafiek hierboven is dat ook terug te zien. In het voorbeeld produceert de plant bij een bepaalde golflengte en hetzelfde aantal fotonen méér als er ook een lichtbron (in dit geval van 546 nm) aanwezig is.


Wat we tenslotte wel uit de grafiek kunnen halen is dat de fotosynthese ook in het geel/groene gebied nog volop actief is! En dat is iets wat je niet zou verwachten als je naar de spectrale gevoeligheidscurve van chlorofyl zou kijken. Elke plant kent dus eigenlijk z'n eigen O2/CO2 productie-curve. Wel kan algemeen worden gesteld dat rood licht een grotere bijdrage levert aan de fotosynthese dan het blauwe licht. Anders dus dan dat we van de absorptie-curve zouden verwachten.


Conclusie

Ik denk dat men één ding vaak over het hooft ziet en wat weleens heel veel effect zou kunnen hebben op de totale fotosynthese. Als ik een willekeurig biologie boek opensla over de basale info over bladgroen dan vind je negen van de tien keer een soortgelijke uitleg ls hieronder:

Bladgroen of chlorofyl is de groene bladkleurstof van planten die zich in chloroplasten bevindt en met behulp waarvan zij licht opvangen en de energie daarvan omzetten in chemische energie die wordt gebruikt voor fotosynthese. De groene kleur van chlorofyl is toe te schrijven aan de sterke absorptie die het vertoont in het rode en blauwe deel van het spectrum: alleen de groene kleur wordt teruggekaatst. Chlorofyl heeft de eigenschap de energie van licht, meestal zonlicht, bruikbaar te kunnen maken voor de fotosynthese. Dit is een proces waarbij uit kooldioxide en water koolhydraten en zuurstof ontstaan. Een eerste ruwe bepaling van het absorptiespectrum werd uitgevoerd door Engelmann (proef van Engelmann).

Hier maakt men een cruciale fout, naar mijn mening, of gaat men te kort door de bocht. In de verschillende absorbiegrafieken zien we dat chlorofyl dan wel het gevoeligst is voor bepaalde golflengtes van licht maar we zien ook dat, de andere golflengtes ook voor een deel worden geabsorbeerd, door het chlorofiel / caroteen.
Dit wil zeggen dat niet alle groene licht wort terug gekaatst maar dat het overgrote deel ervan word teruggekaatst.

kleurcirkel.gifIn feite had men beter kunnen schrijven dat de lichtgevoelige pigmenten in een bepaalde plant het absorptiegevoeligst zijn in bepaalde delen van het rode en het blauwe lichtspectrum en deze kleuren dus het minst worden teruggekaatst. De andere golflengtes worden in een mindere mate geabsorbeerd en worden dus voor een groter deel terug gekaatst. De golflengte die het meest wort teruggekaatst overheerst bepaald welke kleur je blad heeft. daarnaast in het menselijke oog ook nog eens voor geheel andere golflenktes gevoelig dan een plant
het menselijke oog is namelijk het meest gevoelige voor,........................ je raad het al, GROEN. Dus we zien helemaal niet welke kleuren er nu het meest en welke er het minst worden teruggekaatst. De aanname dat een plant enkel blauw en rood "ziet" berust enkel op het feit dat deze golflengtes het meest geabsorbeerd worden. Dat de plant met de andere golflengtes van fotonen geheel niks zou doen (lees dat deze geen bladgroen zouden activeren), is naar mijn mening dus ook geheel foutief. Een plant kan wel degelijk alle kleuren zien en zelf buiten het voor de mens zichtbare licht. Dat bepaalde golflengtes van licht significant beter absorberen wil nog niet zeggen dat je de rest dan maar gewoon overboord mag gooien. De natuur is nauw eenmaal niet vierkant en rechthoekig maar heeft ronde vormen en vaak is 1 + 1 + 2 in de natuur niet waar maar geld 1 + 1 = 3.

We denken veel te weten van het fotosynthese proces maar volgens mij berust er nog veel van deze kennis op vereenvoudigingen en aannames die men nog veel verder moet onderzoeken. Vooral de bijdrage van het caroteen die dus schijnbaar als voorverwerkingsfabriekje werkt voor het chlorofyl word denk ik vooral in de ledwereld nog flink onderschat. Een PUR-licht meter zou het onderzoek met stappen doen versnellen lijkt me en ze zijn daar in wageningen ook heus al mee bezig. Blijft dus nog even afwachten op de handheld porteble affordable PUR-licht meter.


Ten slotte nog een vraagje om te kijken of je goed hebt opgelet. Waarmon schijnen planten onder een tweeband ledunit paars¿

[Xtreme]

Re: Valt licht in het groenspectrum in het PAR-gebied?

Dus geelgroen licht (546 nm) dient als het ware als katalysator voor het licht in andere golflengten. Een soort Emerson Enhancement -effect maar dan niet bij rood en verrood, maar door groentoevoeging? Zou dit een van de redenen kunnen zijn dat led-units, waarin het groenspectrum ontbreekt, minder presteren dan full spectrum lampen?

[Poffertjesporem]

Re: Valt licht in het groenspectrum in het PAR-gebied?

Naar mijn mening is groen/geel communicatie licht, welk infloed heeft op hoe de plant groeit.
In mijn setup kon ik goed zien warneer ik enkel de wite led's gebruikte, er met namen rond de stam een groene gloed zichtbaar was.
Zou ik kijken warneer er een blad geel verkleurd, word dit natuurlijk een gele gloed, en zal de plant naar mijn mening aktie ondernemen om de ruimte van het afstervende blad op te vullen.

Bij het ontbreken van groen/geel of witte led's, zal de plant niet optimaal functioneren, omdat energie verloren gaat aan het niet en/of te veel aanmaken van bladgroen en/of celstrekking.

Grtz.