La luz: Espectro y color

LA LUZ Y SU RELACIÓN CON LAS PLANTAS

La luz es uno de los tres factores mas importantes que actúan sobre el crecimiento y desarrollo de las plantas, junto con el oxigeno/CO2 y los minerales. Es un factor imprescindible para llevar adelante una serie de procesos fisiológicos en las plantas, siendo el mas importante de todos la fotosíntesis.

La mayor parte de la luz del sol que captan las plantas es transformada en calor y solo una pequeña parte del espectro son esenciales para su crecimiento. Y para estimular su desarrollo con luz artificial, esta debe cumplir la condición de que la irradiación de crecimiento resulte suficiente. Siendo las fuentes de luz mas revolucionarias para cumplir dicho objetivo, los diodos emisores de luz o comúnmente llamados LED. Para agricultores e investigadores, la gran ventaja de los diodos led es que permiten eliminar aquellas longitudes de onda de la luz normal, que son totalmente inactivas para la fotosíntesis, consiguiendo entre otras ventajas, un ahorro energético y en consecuencia económico, bastante considerable con respecto a las lamparas convencionales.

En su estado natural, osease, en los rayos del sol, encontramos un muy amplio espectro con varios tipos de radiaciones: Ultravioletas (0,6%), visibles fotosintéticas o luz fotosintéticamente activa PAR (37%), infrarroja corta (NIR) y infrarroja larga FR (ambas 62%). En otros artículos me he encontrado que las proporciones del espectro son UV (7%) PAR (43%) IR (49%) Resto (1%). Las que realmente nos interesan son las radiaciones par, ya que como indican los porcentajes, el resto  afectan principalmente a la temperatura. Dentro de ésta radiación , el rojo y el azul son los colores que mayor impacto transmiten a las planta. La luz roja es la que estimula la floración pero ha de ser combinada con el azul para seguir su desarrollo molecular y proteínico. El verde es el que menor lo tiene, y es por eso que nosotros vemos verdes sus hojas, porque las plantas rechazan la mayoría de los rayos de luz verde.

En principio las plantas usan la luz comprendida entre los 400-700 nm (conocida como radiación par, radiación fotosintéticamente activa, o luz de crecimiento), variando el efecto de la longitud de onda según las horas del día y los estadios de crecimiento de la planta. El espectro de la radiación recibida puede afectar a propiedades como el aspecto y el momento de la floración, y, por ejemplo para plantas con aplicaciones medicinales, puede afectar al sabor o al olor y al valor farmacéutico y/o nutricional.

Hay que indicar que, en el estudio de la irradiación fotosintética con radiación PAR, es fundamental conocer la cantidad de fotones (PPF, Photosynthetic Photon Flux) responsable de la excitación de la clorofila, y que esta depende de la longitud de onda. Así, la cantidad de fotones es mayor en la franja roja del espectro que en la azul, por lo que los vegetales emplean de forma mas eficiente la radiación de la región del rojo.

La luz actúa sobre la asimilación del carbono, la temperatura de las hojas y en el balance hídrico, y en el crecimiento de los órganos y tejidos, principalmente en el desarrollo de los tallos, expansión de las hojas y en la curvatura de los tallos. interviene también en la germinación y en la floración. La luz y la temperatura están directamente relacionadas. En mayores niveles de luz hay mayor temperatura y esto incrementa la transpiración y el consumo de agua. A mayor iluminación en el interior de un invernadero se debe aumentar la temperatura, la humedad relativa y el gas carbónico (CO2), para que la fotosíntesis sea máxima. Por el contrario, con falta de luz pueden descender las necesidades de los demás factores.

Espectro

Hay cultivadores que cometen el error de medir sus luminarias leds con luxómetros, llevándose una decepción al ver que una lámpara de sodio aporta muchísimos más lúmenes que su panel led por ejemplo. Recordemos que un lumen es una unidad de medida que indica la cantidad de flujo luminoso apreciable por el ojo humano, pero las plantas no absorben lúmenes sino fotones y éstos, dependiendo de su longitud de onda, podremos apreciarlos o no.

 

Si sabemos que el ojo humano puede apreciar longitudes de onda entre los 400 a los 700 nanómetros . Los leds de alta calidad son la fuente de iluminación que más fotones aporta por watio consumido, por lo que si pusiéramos 400w led en un metro cuadrado, obtendríamos mucho más rendimiento que con una lámpara de sodio de 400w. La longitud de onda de los leds es algo que tenemos que tener dominado si pensamos en ese tipo de cultivo Es imprescindible para conocer el espectro electromagnético y se mide en nanómetros (nm). Estos nanómetros son los que nos indicarán el color emitido por el Led. Por lo que sabemos hasta la fecha los espectros más adecuados para el cultivo de cannabis son el rojo cercano y el azul, los cuales se podrían combinar con leds de blanco frío (5700K), el cual nos aporta el rojo lejano, verde y demás espectros que las plantas también necesitan. Personalmente aprovecharía las diferentes opciones que hay en el mercado e iría probando diferentes configuraciones de espectro, ya que cada genética puede necesitar unas condiciones únicas y personales para un desarrollo óptimo. Solo es necesario observar que la radiación ultravioleta es diferente según la zona del planeta, y esta radiación influye mucho en cualquier ser vivo.

Clasificación por colores (Nanómetros)

 

UV-C 200-280nm. Afortunadamente el ozono de la atmósfera lo filtra en su totalidad permitiéndonos vivir a todos nosotros. Se suele usar como germicida en conductos de ventilación, limpieza de equipos médicos, purificadores de agua o hasta inodorizacion. En cultivos de interior se usa efectivamente para eliminar olores.

UV-B 280-315nm. Desde hace mas de 30 años, Robert Connell Clarke nos anticipaba los posibles efectos de los radiaciones UV-B sobre el THC. Exponiendo la teoría de que el cannabis usa esa sustancia para protegerse y como actúa este con los cannabinoides

…En el laboratorio, Raphael Mechoulam ha convertido CBD en THC exponiendo una solución de ácido de CBD en hexano a la luz ultravioleta de 235-285 nanómetros durante 48 horas...

NOTA: Marijuana Botany, Robert Connell Clarke, Ronin Publishing, 1981 ...

Ed Rosenthal es también uno de los grandes en esta materia y por supuesto forma parte de los defensores de esta teoría, siempre desde el punto de vista y basándose en la tesis doctoral de Jhon Lydon, donde narra una serie de experimentos hechos sobre el cannabis, allí queda claro claro que el THC protege a la planta mejor que el CBD.

Jose T. Gallego en su articulo "THC y luz ultravioleta", que puedes leer aquí, nos ofrece una buena recopilación. Datos donde explica la base científica y cuenta diversas estrategias de diferentes cultivadores.

La exposición a la radiación en la parte media ultravioleta del espectro electromagnético (UV-B) provocan respuestas de estrés, inhibición de la fotosíntesis y daños en el ADN. Y como defensa, las plantas producen/acumulan pantallas solares que absorben UV-B.

Por otra parte, Universidad de Tarapacá. Facultad de Ciencias Agronómicas. Arica - Chile. nos dice en un estudio sobre esta radiación sobre las plantas de diversa índole que, las plantas aclimatadas de alta radiación UV-B. como lo son en alta montaña, son caracterizadas principalmente presentando tallos y ramas cortas, resultando plantas de morfología mas bien compacta y pequeño.

La baja estatura de estas plantas expuestas a altas intensidades de radiación UV-B ha sido relacionada directamente con la inducción de internados mas cortos en distintas especies. Por ello se ha sugerido que el mecanismo por el cual la radiación UV-B reduce la longitud del tallo seria la oxidación de fitohormonas inductoras del tamaño de las células, como el ácido indolacetico, el cual es susceptible a ser degradado por dicha radiación.

Uno de los mecanismos de adaptación a radiaciones UV-B mas documentado es el aumento de la producción de metabolitos secundarios tales como fenoles y flavonoides, los que se acumulan en las células de la dermis de diversas especies vegetales, y por ser compuestos que absorben radiación entre los 280-360nm, reducen el efecto deletéreo de las UV-B sobre los distintos componentes celulares

Los alcaloides tales como la atropina, morfina, codeína, heroína, nicotina, cafeína, cocaína, etc, son compuestos ampliamente reconocidos por su efecto farmacológico y en las plantas actúan como agentes defensivos y como feromonas. En Cannabis sativa, el aumento de la radiación UV-B induce a la síntesis de canabinoides, así como en Trifolium repens donde la radiación aumenta significativamente la producción de cianogenos.

UV-A 315-400nm La fotosíntesis comienza a actuar a partir de los 380 nm en adelante pero su efecto en este campo es casi nulo.

EL AZUL 400-500nm Actúa sobre la fotosintesis (+), Fotomorfogenesis, Fototropismo. La luz azul (300-500nm) tiene un efecto inhibitorio sobre el crecimiento de las plantas, por lo que puede ser usada como alternativa a los productos químicos que retardan el crecimiento vegetal en altura. El uso de la luz azul para inhibir la elongacion de las plantas ha sido previamente documentado con estudios de crisantemos (OYAERT et al. 1999, KIM et al. 2004, SHIMIZU et al., 2006, OKAMOTO et al. 1997) Así, la luz azul es una estrategia potencial para producir plantas con un crecimiento mas compacto. Además, se facilita la aclimatación de los cultivos in vitro contribuyendo al crecimiento de las plantillas (NHUT et al. 2000)
Esta luz afecta a la cantidad de agua que las plantas retienen. Es el principal responsable del crecimiento de la hoja vejetativa. Estimula la producción de clorofila y las reacciones fotosintéticas. Y se manifiesta dando plantas cortas y con entrenados también cortos, fuertes y vigorosas. Su ausencia proporciona plantas enfermizas, delgadas y delicadas.

EL VERDE 520-530 La mayoría de las plantas reflejan la luz verde, esta es la razón por la que las veamos de este color. Las plantas absorben muy poca luz verde, y así la misma tiene un efecto mínimo sobre estas. Esto no quiere decir que su efecto sea del todo nulo. De todas formas es la luz que se suele usar para hacer trabajos de jardinería en el fotoperiodo nocturno de cultivos que florecen mediante los estadios de luz.

AMARILLO 530-600 nm. Del amarillo y su función esta poco hablada. Se dice que es a partir de este espectro desde se empieza a controlar el fotoperiodo ya que es donde comienza el segundo campo de actuación de las clorofilas. El lado negativo es que es un color atractivo para ciertas alimañas y mosquitos.

EL AMBAR 600-620 Entra dentro de los espectros que se encargan de controlar el fotoperiodo. Con el al las plantas controlan el ciclo diario de la luz (día/noche), abriendo o cerrando las hojas o pétalos de ciertas flores. Y también ayudan a reconocer incluso el estado anual de la luz y por tanto el momento idóneo para florecer. El ámbar posee mas propiedades para la fotosíntesis que el amarillo.

ROJO 630-700. Las bandas de color rojo de la luz fomentan el crecimiento del tallo, inducen la germinación de las semillas, el proceso del brote y la floración al desencadenar la liberación de hormonas. También actúan sobre el enraizamiento // es el causante de repeler gran mayoría de insectos y plagas

ROJO LEJANO 700-800 nm. Desempeña un papel importante en el crecimiento de las plantas. Es un factor de importancia a la hora de potenciar la respuesta de la planta para evitar sombra (estirándose por ejemplo). Es un color poco visible, y representa el 1,2% de la luz solar, bajo una cubierta de hojas el 0,88% y bajo 5mm del suelo 0,13%.

Infrarojo IR 800-2500 nm. La Temperatura es el factor mas importante a tener en cuenta en la creación de un ambiente en el cultivo principalmente de interior, ya que es el que mas influye sobre el crecimiento y desarrollo de las plantas. Para el manejo de la temperatura es importante conocer las necesidades y limitaciones de la especie cultivada.

Según el afamado cultivador Ed Rosenthal, el espectro electromagnético se clasifica por longitud de onda. Cuanto mas tiempo dure la onda, menos energía contiene. Así la luz azul, que tiene una longitud de onda corta de 475 nm, tiene mas energía que la luz roja de 660 nm. La luz infrarroja va mas allá del la visión humana, a partir de los 730 nm. Y aunque no podemos verlo, podemos sentirla como calor. Por ejemplo un carbón incandescente emite luz roja visible y luz infrarroja que solo sentimos como calor.
Cada objeto emite radiación infrarroja desde su superficie, si es frío emite menos y si es caliente emitirá mas radiación. De esta manera funciona las cámaras infrarrojas Y las plantas son por regla general un poco mas calientes que el ambiente circundante. El agua y los productos húmedos como el sustrato son a menudo mas fríos, incluso una habitación a oscuras produce una imagen infrarroja.
Las plantas usan la luz roja e infrarroja para regular el crecimiento del tallo y la respuesta fotoperiodica. Las células vegetales producen un compuesto químico llamado fitocromo, que tiene dos versiones. Una versión PR, sensible a la luz roja 660 nm que la convierte en PFR. PFR es quien señala que la planta crezca con tallos cortos y robustos aunque también puede ayudar a crecer de otras formas especificas. Las plantas también usan la luz roja e infrarroja para medir el tiempo de oscuridad continuas.
PFR es sensible a la luz infrarroja 730 nm convirtiendo en PR. Cuando los niveles de PR constituyen una medida critica, los científicos presumen que una hormona llamada Floragen se activa e induce la planta a florecer, pero esto es teórico pues nadie la ha encontrado.
Para que PFR este presente, debe ser renovada continuamente por la presencia de la luz roja. Cuando las plantas están bajo sombra, reciben menos luz roja de la necesaria y en ausencia de luz roja predomina PR haciendo que los tallos de la planta se estiren para alcanzar la luz. por ejemplo, las ramas inferiores tienen PR y se alertan hasta llegar a la luz. Y entonces modificar su crecimiento en presencia de PFR
Al aire libre durante el día hay mas luz roja de infrarrojos. Sin embargo al amanecer y en los últimos rayos de sol del atardecer no es visible el rojo, pero si el infrarrojo convirtiendo la PFR a PR comenzando o terminando el tiempo critico de su cuenta atrás…