Co je to světlo?
Světlo je viditelná část spektra elektromagnetických vln, které proudí víceméně všude kolem nás z různých zdrojů této energie. O světlo a jeho energii se na naší planetě stará slunce, aneb pan dokonalý, co se týče zastoupení všech částí světelného spektra, takže můžeme říct, že slunce je nejkvalitnějším a naprosto ideálním zdrojem světla.
Pro nás lidi to znamená, že díky němu dobře vidíme a díky jeho plnému spektru dokážeme věrně rozeznávat všechny barvy. Živoucí příklad ze života, kdy můžeme plné spektrum reálně vnímat v jeho posloupnosti, je prostá a dokonalá duha.
Fotosyntéza neboli to, jak potenciál tohoto procesu v rostlině maximalizovat.
Při vyšších intenzitách světla můžeme zejména v létě užívat teplých dnů a chytit i nějaký ten bronz, ale co je moc, to je příliš, a proto se musíme chránit opalovacími prostředky a slunečními brýlemi, a to i v chladném prostředí ve vyšších nadmořských výškách, kde je intenzita slunce podstatně silnější.
Obecně však můžeme říci, že jakožto samostatné organismy, které nejsou na slunečním záření závislé, dokážeme beze světla přežít, protože nečerpáme energii přímo z něj. Lidé jsou závislí na potravě – a její podstatnou část tvoří rostliny.
O nich už ale nemůžeme říci, že jsou na světle nezávislé, naopak – rostliny by bez světla nebyly schopné existovat, protože by bez něj nedokázaly vytvářet energii pro svůj život. A tím se dostáváme k tomu, jak se dokáže rostlina živit světlem a jak vytváří energii z jednotlivých částí jeho barevného spektra vlnových délek. Pojďme na to!
Známý, nebo neznámý termín „PAR“ ?
PAR – s těmito třemi písmeny v jednom slově jste se už někdy v minulosti možná setkali a možná ne. Ať už je to jakkoli, pojďme si v tom udělat jasno. PAR (photosynthetically active radiation) se do češtiny dá přeložit jako fotosynteticky aktivní záření. Jinak řečeno, je to rozmezí světelného spektra (400–700 nm), které je rostlina schopná vstřebávat díky listům. Ty můžeme přirovnat k solárním panelům, vyrábějícím energii prostřednictvím chlorofylů, které mají zásadní vliv na efektivitu produkce našich rostlin.
Objem PAR v těchto barevných rozmezích je pro fotosyntézu klíčový.
Když se podíváte na graf, můžete krásně vidět ideální efektivitu PAR spektra v jednotlivých vlnových délkách. Jak už bylo řečeno, zásoba chlorofylu v listech je velmi důležitá pro zdravé a přirozené zpracovávání světelné energie.
A právě v tomto bodě konečně můžeme přejít od světla k tomu, co je pro nás všechny nejdůležitější – fotosyntéza neboli to, jak potenciál tohoto procesu v rostlině maximalizovat, a to konkrétně kvalitou a množstvím světla, které na naše zahrádky dopadá ať už ze slunce ve venkovních podmínkách, nebo z umělých světelných zdrojů (vysokotlaké výbojky HPS/MH/LEC, plazmatické emitory LEP, zářivky CFL, anebo LED čipy) ve vnitřních řízených klimatických podmínkách.
Zákulisí fotosyntézy
Jak si tedy vlastně rostlina vyrábí energii a jaký vliv na to má spektrum světla? Rostlina čerpá prostřednictvím kořenů vodu a kyslík (H2O) a živiny, které dále přesouvá stonkem a větvemi rostliny do listů, které vstřebávají z ovzduší oxid uhličitý (CO2). V listech sídlí chlorofyl a a chlorofyl b a jsou to hlavně tihle dva, kteří zajišťují spojení vody, oxidu uhličitého a světla využitelného pro fotosyntézu, zapsáno vzorcem H2O + CO2 + PAR = CUKR (energie pro rostlinu, stejně jako pro nás).
Jednoduché jako facka, viďte? Chlorofyly nejlépe reagují na světlo v modrých a červených vlnových délkách. Objem PAR v těchto barevných rozmezích je pro fotosyntézu klíčový. Na zelené světlo chlorofyly prakticky nereagují, což vede k jejich přirozenému zbarvení. Zelená je od listu odrážena.
Vzhledem k tomu, že rostlina je od počátku života na této planetě geneticky přizpůsobena přírodním podmínkám, částice chlorofylu reagují více či méně na všechny vlnové délky ve světelném spektru.
UV a far-red ve službách pána
Pokud se budeme zabývat UV (ultrafialovým) světlem ve spojitosti s produkcí rostlin, dojdeme k zajímavému faktu. Ačkoli se nejedná o nezbytnou část spektra z hlediska fotosyntézy, jeho absence v umělých světelných zdrojích je velká škoda! Například UVA a UVB záření je hotovým požehnáním pro každého zahradníka pěstujícího rostliny produkující esenciální oleje a pryskyřice, zejména ze stránky výživového a léčebného potenciálu. Tohle světlo vyvolává v těchto rostlinách pozitivní stres.
Ptáte se, proč stres a proč pozitivní? Rostlina se proti UV záření přirozeně brání zvýšenou produkcí účinných látek, stejně jako se my vlivu UV záření bráníme zvýšenou tvorbou podkožního pigmentu. Zatímco plod rostliny je potom olejnatější a těžší, my jsme bohužel jen opálenější, v horším případě rudí jako rak, ale nepochybně šťastní.
Každý solidní výrobce by měl být schopen poskytnout informace v podobě spektrálního grafu.
S vlnovými délkami far-red (vzdálená červená) je to méně jasné. V dnešním agrikulturním průmyslu je všeobecně známé, že tato část spektra má nepochybně pozitivní vliv na produkci rostlin a funguje něco jako extra stimulant zejména v období kvetení. Na tuto vlnovou délku pravděpodobně reaguje chlorofyl f. Jeho funkce v metabolismu rostliny prozatím není blíže známá.
Kdykoli stojíte před výběrem technologie dostupných světelných zdrojů, měli byste se určitě ohlížet na tyto dva faktory světelného spektra. Za posledních pár let se na trhu objevily hned dvě nové plnospektrální technologie vyzařující UV i far-red vlnové délky ve velice hojném množství, a těmi jsou výbojky LEC (light emitting ceramic) a profesionální DE (double-ended) vysokofrekvenční HPS výbojky.
Čistě v případě UV světla hodně pokročila výroba MH (metalhalogenidových) výbojek, u kterých máme dnes k dispozici i výběr různých barevných teplot (4 000 °K, 6 500 °K, 10 000 °K, apod.), a volba záleží na tom, jaké části spektra upřednostňujeme.
Nastupujícím progresivním vývojem nových světelných technologií a produktů přibývá počet možností, jak je vzájemně kombinovat a vytvářet tak pokud možno co nejlepší spektrální podmínky pro rostliny v umělém prostředí.
Světlu se budeme samozřejmě věnovat i v příštích dílech, ale převážně tomu umělému, a v následujícím článku se budeme detailně zabývat tím, jak se kvalita PAR měří společně s jeho intenzitou v závislosti na čase a prostoru.
Maximální kvantity, ale i kvality sklizně můžeme dosáhnout například kombinací HPS výbojek s masivním objemem PAR spektra v červených vlnových délkách a LEP plazmatického svítidla, které téměř věrně simuluje sluneční záření. V důsledku efektivně stimulujeme květ a zároveň dodáváme extra kvalitu v podobě plného zastoupení prospěšných vlnových délek spektra.
Aplikacím s konkrétními technologiemi umělého osvětlení se budeme detailně věnovat až v dalších dílech tohoto seriálu.
Rychlostí světla?
Hádám, že spousta z vás se v duchu ptá, proč se seriál jmenuje „Growing rychlostí světla“. Je to zejména proto, že čas hraje v případě umělého osvětlení rozhodující roli v maximalizaci výsledku, a to, kolik množství světla jsme schopni ze světelného zdroje dostat během například jedné vteřiny, je ovlivněno spoustou faktorů a limitů námi používané technologie.
Na závěr prvního dílu…
V tomto článku jsem se snažil objasnit vše okolo světelného spektra vyskytujícího se v naší přírodě, ale i ve vašich umělých podmínkách. Jeho zastoupení a kvalita je rozhodující a měla by hrát zásadní roli ve volbě konkrétního výrobce a typu světelného zdroje.
Každý solidní výrobce by měl být schopen poskytnout informace v podobě spektrálního grafu a hodnoty intenzity PAR v rozmezí elektrické spotřeby daného zdroje světla a díky tomu, že z těchto podkladů dokážete zjistit efektivitu dané technologie, budete si vždy umět vybrat to nejlepší.
Světlu se budeme samozřejmě věnovat i v příštích dílech, ale převážně tomu umělému, a v následujícím článku se budeme detailně zabývat tím, jak se kvalita PAR měří společně s jeho intenzitou v závislosti na čase a prostoru. Vysvětlíme si opět aspekty venkovních a vnitřních aplikací a ukážeme si, že intenzita a elektrický výkon světla neříká nic o kvalitě jeho spektra. Také si objasníme, co to jsou fotony a jakou mají spojitost právě s měřením množství PAR záření.
