Fotosynthese

Fotosynthese is de stralingsenergie die omgezet wordt in chemische energie. Dat is noodzakelijk voor de synthese van de organische componenten waaruit de plant is opgebouwd. Bij de fotosynthese voorziet de plant in haar energie­behoefte door met de stralingsenergie van het licht, uit water en koolzuur de benodigde koolhydraten te vormen. Hierdoor kan de plant groeien en bloeien. Chlorofylsynthese is een belangrijk onderdeel van het fotosynthese proces. Bij chlorofylsynthese (bladgroensynthese) wordt chlorofyl (bladgroen) geproduceerd, het groene pigment in bladeren en stengels. In de chloroplasten (bladgroenkorrels) wordt het zonlicht opgevangen en verwerkt.

Spectrum van het zonlicht

De grootste energiebron die wij hebben is de zon. Al zo lang ze bestaat levert zij haar warmte en licht aan onze aarde. Planten hebben het vermogen om het licht van de zon te benutten voor het maken van suikers. Dit proces wordt fotosynthese genoemd. Zo zijn er verschillende processen die zich in de plant afspelen welke zorgen voor een optimale groei en bloei. Voor deze processen is veel energie nodig welke de plant normaler wijze uit het zonlicht haalt.

Over het algemeen wordt aangenomen dat licht wat een spectrum heeft vergelijkbaar als zonlicht, een normale plantontwikkeling garandeert. Zonlicht kan ruwweg worden verdeeld in ultraviolet (UV), het gedeelte dat door planten wordt gebruikt (PAR), infrarood (NIR) en langgolvige warmtestraling (FIR). Ultraviolette straling heeft een korte tot zeer korte golflengte, terwijl infrarode straling een veel langere golflengte heeft. Het rood en blauwe deel van het spectrum wordt Photosynthetic Active Radiation (PAR) genoemd. Dit gedeelte van het spectrum wordt door planten vooral gebruikt voor de fotosynthese.

De verschillende lichtkleuren hebben invloed op verschillende plantprocessen. In de onderstaande tabel staan de invloeden van de verschillende licht kleuren op de plantprocessen.

Lichtkleur gevoeligheid voor de plant

Lichtkleur Effect op de plant
UV C Bereikt het aardoppervlak niet
UV B Heeft invloed op fotomorfogenese
UV A Fotomorfogenese
PAR blauw Fotomorfogenese en fotosynthese
PAR groen Wordt weerkaatst
PAR rood Fotomorfogenese, fotosynthese, chlorofylsynthese en fotoperiode
NIR ver rood Fotomorfogenese en fotoperiode
NIR nabij IR Wordt voornamelijk omgezet in warmte
FIR ver IR Geen directe zoninstraling, maar warmtestraling

Doordat led licht op één specifieke golflengte kan worden afgestemd, wordt met led lampen bepaalde lichtkleuren nagebootst, zoals UV A, PAR blauw, PAR rood en NIR ver rood, om zo de verschillende plantprocessen te beïnvloeden. Led spots kunnen zeer efficiënt worden ingezet om als stuurlicht de afzonderlijke plantprocessen te beïnvloeden.

Temperatuur invloed op het fotosynthese proces

De temperatuur heeft binnen bepaalde grenzen geen negatieve invloed op de fotosynthese. Maar temperaturen buiten deze grenzen verzwakken de fotosynthese. Een ideale temperatuur zorgt voor een optimale gaswisseling in het blad. Verder heeft temperatuur vooral invloed op het metabolisme (stofwisseling) in de plant. Een ideale temperatuur (per gewas verschillend) zorgt voor een juiste bloeisnelheid en het perfect afrijpen van de vruchten. Bij een jong gewas (kleine planten) betekent een ideale temperatuur ook een betere toename van de lichtopname door de plant.

Fotomorfogenese

Het proces fotomorfogenese bepaald het uiterlijk en leidt tot de uiteindelijke vorm, kleur en bloei van de plant. Dit is voor een belangrijk deel genetisch vastgelegd, maar wordt gestuurd door licht.

Fotoperiode

Eén van de belangrijkste factoren met betrekking tot belichting van planten is de fotoperiode. Hiermee wordt de verhouding aangegeven tussen licht en donker, ofwel dag en nacht. Je hebt korte en lange dag planten. Korte dag planten houdt in dat de bloei inzet wanneer de dagen korter worden en vice versa.

Het groeien en bloeien van planten wordt beïnvloed door een hormoon (fytochroom). Dit hormoon wordt dag en nacht aangemaakt door de plant, maar wordt door licht overdag weer afgebroken. Zodra de plant twaalf uur per etmaal in het (absolute) donker staat, krijgt het de overhand en zorgt ervoor dat de plant gaat bloeien. Overigens kan de minste hoeveelheid licht tijdens deze donkerperiode ervoor zorgen dat het bloeien niet wordt getriggerd, of toch minstens ernstig wordt verstoord. Ook al is een plant in de natuur een eenjarige plant, dan kun je hem meerdere jaren in leven houden door met de fotoperiode te spelen.

Fototropisme

Fototropisme is de beweging van een plant die wordt veroorzaakt door het licht. Het is vooral het licht in het blauwe deel van het spectrum dat voor deze beweging verantwoordelijk is. Wanneer een plant zich naar het licht richt noemen we dat positief tropisme. Dit zien we bij planten die met blad of bloemen de zon 'volgen'. De beweging van het licht af noemen we negatief tropisme, dit komt vooral voor bij woestijnplanten. Een plant kan hiermee de hoeveelheid licht sturen die hij ontvangt. Je begrijpt dat deze hoeveelheid maximaal is wanneer de bladeren een rechte hoek vormen ten opzichte van de lichtbron.

Kunstlicht

Maar wat is licht nu eigenlijk? Dat licht is een soort elektromagnetische straling. Deze straling bereikt de aarde in de vorm van golven. De golven worden gefilterd door de atmosfeer en komen zo als globale straling op de aarde. De 17e eeuwse wetenschapper Christiaan Huygens, kwam tot de conclusie dat licht zich gedraagt als een golfverschijnsel, die hij vergeleek met de golven van een wateroppervlak. En volgens Newton bestond licht uit zeer kleine deeltjes die zich met grote snelheid verplaatsen. Later in de 19e eeuw toonde James Maxwell aan dat licht verklaard kan worden als een elektromagnetische golfbeweging.

Er is verder in de afgelopen 130 jaar nog veel gebeurd op het gebied van kunstmatig licht. In 1879 is de elektrische lamp uit gevonden, 1938 de Fluorescentie Lamp, 1959 de Halogeen Lamp, 1961 de Hoge Druk Natrium Lamp. (Sodium), in 1962 de Metaal Halogeen Lamp. (Metal Halide) en in 1969 de eerste LED (Rood).