Espectro de absorción frente a espectro de acción
Cuando la mayoría de la gente piensa en el uso de LED para la iluminación en horticultura, lo primero que viene a la mente es un brillo púrpura emitido por una luminaria compuesta por diodos rojos y azules. Este brillo púrpura puede ser el estándar de la industria para los LED en horticultura, pero ¿se ha preguntado alguna vez por qué los diodos rojos y azules han sido históricamente los semiconductores predilectos de los fabricantes de iluminación? Muchos fabricantes citan el espectro de absorción de las clorofilas a y b (que alcanzan su máximo en las regiones azul y roja del espectro electromagnético) como la razón principal para proporcionar un espectro púrpura (Figura 1). A primera vista, esto parece legítimo, ya que, después de todo, la clorofila impulsa la fotosíntesis, pero ¿ha considerado cómo se mide el espectro de absorción de la clorofila? Además, ¿se ha planteado si el espectro de absorción de la clorofila se correlaciona directamente con la fotosíntesis y el crecimiento vegetal, y qué ocurre si solo se enfoca en un pigmento y se descuidan otros pigmentos responsables del crecimiento y desarrollo de las plantas? Este artículo analizará las diferencias entre el espectro de absorción y el espectro de acción y (alerta de spoiler) disipará el mito de que “las plantas no utilizan la luz verde” para promover su crecimiento y desarrollo.
Espectro de acción
El espectro de acción de la fotosíntesis se creó a partir de una investigación realizada en la década de 1970 por los Dres. McCree e Inada, y este trabajo fue fundamental para definir el rango de radiación fotosintéticamente activa (PAR). Antes de esta investigación, se había trabajado muy poco para determinar cómo las diferentes longitudes de onda de la luz influían en la fotosíntesis y el crecimiento de las plantas. Estos investigadores utilizaron filtros para crear bandas de ondas monocromáticas y determinar la influencia de los espectros de luz en la fotosíntesis de hojas individuales mediante una cámara de asimilación. Si observa la figura 2, notará que las plantas, de hecho, utilizan la luz verde para la fotosíntesis, de hecho con bastante eficiencia (figura 2). Entonces, ¿por qué hay tanta diferencia entre el espectro de absorción y el espectro de acción si la clorofila es responsable de la fotosíntesis? La respuesta es simple: las clorofilas no son los únicos fotorreceptores responsables de la fotosíntesis. Existen otros tipos de fotorreceptores de antena (principalmente carotenoides) que también promueven la fotosíntesis. Al utilizar LED rojos/azules de banda estrecha en condiciones de iluminación de fuente única, estos pigmentos no optimizan su capacidad de captación de luz. Cabe destacar que la luz verde promueve la fotosíntesis en las clorofilas, de forma bastante eficiente. Estudios recientes han demostrado que la luz verde penetra más profundamente en la superficie foliar para impulsar la fotosíntesis en los cloroplastos ubicados en la parte inferior de la hoja, de hecho, con mayor eficiencia que la luz roja a alta PPFD. A medida que aumenta la PPFD, la energía lumínica absorbida en los cloroplastos superiores tiende a disiparse en forma de calor, mientras que la luz verde penetrante aumenta la fotosíntesis al excitar los cloroplastos ubicados en la profundidad del mesófilo (Terashima et al., 2009). Además, la luz verde penetra a través de la superficie foliar mucho mejor que la luz roja o azul para alcanzar la parte inferior del dosel, lo cual es fundamental en las técnicas de producción de dosel denso, comunes en la agricultura en ambientes controlados.
Conclusión
¿Qué significa todo esto para el cultivador? Aunque todavía estamos en las primeras etapas de la comprensión de cómo las plantas utilizan la luz y todavía estamos trabajando para entender cómo los diferentes fotorreceptores funcionan e interactúan entre sí, la conclusión es que las plantas utilizan absolutamente la luz verde. Si su sistema de iluminación hortícola suministra un espectro que no tiene en cuenta los fotorreceptores que absorben la luz en la región de 500-600 nm (especialmente en aplicaciones de iluminación de fuente única), no estará optimizando su entorno de cultivo.
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