Este post es una interpretación del vídeo Far-red: The Forgotten Photons https://www.youtube.com/watch?v=sS7aAcacfgk donde el Dr. Bruce Bugbee explica las implicaciones de el espectro de luz infrarroja en las plantas.
La definición tradicional de fotosíntesis normalmente considera los fotones en el rango de 400 a 700 nm de longitud de onda. Ademas, típicamente la luz se divide en tres colores: Rojo (400-500 nm), Verde (500-600 nm) y Azul (600-700 nm).
Es común que la luminaria comercial para cultivos se comercialice como Azul-Roja, debido a que tradicionalmente se considera que la luz verde no favorece tanto a la fotosíntesis. La ventaja de no usar luz verde es que una lámpara Azul-Roja consume menos energía, al no tener que generar el color verde.
En esta gráfica se aprecia cuánta energía absorbe la clorofila A (en azul) y la clorofila B (en rojo) en función de la longitud de onda. Nótese que en el rango de 500 a 600 nm hay muy poca absorción de luz.
Pero la luz del sol tiene presente también luz verde, y en la bibliografía más actualizada, se incluyen otros pigmentos vegetales que absorben luz en otros segmentos de longitud de onda más complejos:
Aunque la fotosíntesis en el rango de 500 a 600 nmm es baja, la luz verde puede utilizarse, y no es que se pierda. La ventaja de usar luz verde es que mejora mucho la visibilidad de la planta, y hace más facil
Efectos de la luz en las plantas según el espectro utilizado
Azul: inhibe la expansión celular. Más luz azúl, plantas más pequeñas, con hojas más pequeñas.
Verde: Facilita la visión humana. Es mucho más fácil realizar diagnósticos, ubicar desórdenes nutricionales, o ver insectos.
Rojo: Fotosíntesis eficiente.
Rojo-lejano: Promueve la expansión celular. Plantas más altas, hojas más grandes. Los tallos se mantienen del mismo grosor. Floración temprana.
Cuál es la función de la luz roja en la naturaleza
En la naturaleza, la luz roja existe principalmente debajo de las sombras de los árboles. El árbol refleja la luz verde y la luz roja le atraviesa, y llega al suelo. Las plantas que crecen en la sombra tienen normalmente dos respuestas:
- Algunas plantas crecen con tallos alargados: buscando sobrepasar a la planta que les hace sombra
- otras plantas crecen con hojas más grandes: buscando capturar más luz.
Está característica puede utilizarse para fines comerciales. Tallos más altos permiten mejor circulación de aire y prevenir enfermedades. Hojas más grandes hacen más productivas a las plantas cuyo producto es la hoja misma.
No todas las especies reaccionan igual, así que hay que probar con la variedad de planta en cuestión.
¿Es nuestra definición de luz sintética correcta?
Una búsqueda rápida en google nos mostrará que mucha de la luminaria led actual tiene espectros de generación de luz como el siguiente:
Note que hay un pico grande en el espectro de luz azul, y otro pico más grueso en el segmento de los 500 a 700 nm. no hay una participación importante arriba del espectro de los 700 nm. Esto se debe principalmente a dos hechos: primero, se considera que ese espectro no aporta nada positivo a la planta, y segundo generar luz en ese espectro hace que la luminaria sea más costosa de fabricar y consume más electricidad.
Obviamente no estaríamos hablando de la luz si no existiera algún tipo de incentivo. Tomemos en cuenta la siguiente gráfica de eficiencia en función color de luz que incide sobre la planta:
La gráfica nos dice que mayormente las plantas aprovechan el espectro de luz arriba de 300 nm, y debajo de 800 nm. Si tuviéramos una fuente lumínica que generara luz afuera de ese espectro (luz infrarroja y luz ultravioleta) esta luz sería desperdiciada. Esa fuente de luz sería más costosa porque requiere energía eléctrica adicional para generar esos espectros. Por esto, la luz comercial se concentra en un espectro definido entre 400 y 700 nm:
La luz más eficiente será la que tenga un espectro que la planta pueda usar, y que rechace los espectros que la planta no use. Pero ¿cómo determinar el espectro optimo?
Si consideramos el siguiente diagrama del proceso de la fotosíntesis:
En el lado izquierdo de la imagen (fotosistema 2) tenemos 4 fotones que excitan los electrones del agua a un estado de mayor energía, esta energía es aprovechada para almacenarla en forma de ATP, luego una segunda etapa de fotosíntesis (en la derecha, fotosintesis 1) toma luz tradicional, o luz roja, para estimular 4 electrones a un nuevo nivel de energía que es almacenada como NADPH.
Entonces, incluir una fuente de luz roja puede ser útil para la fotosíntesis.
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