Ef valið er mikilvægasta efnahvarfið á jörðinni er ljóstillífun án efa í fyrsta sæti og þjónar sem grunnur að langflestum þekktum lífsformum.
Lykilbyltingar í ljóstillífunarrannsóknum komu fram á síðari hluta 19. aldar. Samt enn í dag hafa vísindamenn ekki rakið kjarna þess að fullu.
1. Að skilja kjarna ljóstillífunar
Kjarni ljóstillífunar: Sjálfvirkar plöntur búa til sykur úr kolefni, vetni og súrefni við ljós-drifið ferli.
Ljóstillífun er klassískt afoxunarhvarf: vatnssameindir oxast í ljóshvörfum en koltvísýringur minnkar í myrkri efnahvörfum. Oxun vatns veitir rafeindum og orku fyrir CO₂ minnkun og CO₂ þjónar sem eini kolefnisgjafinn fyrir lífræna kolefnismyndun. Þannig táknar ljóstillífun ljósefnafræðilega ferlið við að breyta ólífrænu kolefni í lífrænt kolefni.
Nútíma landbúnaður stundar há-uppskeru, há-gæða ræktun, sem er í grundvallaratriðum sykur-rík plönturækt. Þess vegna er viðbótarljósatækni í eðli sínu knúin áfram af rökfræði nútímavæðingar landbúnaðar. Fyrir há-landbúnaðarvörur er gervi viðbótarlýsing eina framkvæmanlega aðferðin.
Umhverfisþættir sem hafa áhrif á ljóstillífunarhraða: ljósgæði, ljósmagn, hitastig og koltvísýringur. Virkni plöntuljósa fer að miklu leyti eftir umhverfisþáttum, ekki ljósunum sjálfum.
Fyrir plöntur beinast rannsóknir á ljósrófstækni plantna að því hvort ljóstillífun sé sem mest.
Ljóstillífun á sér stað eingöngu með víxlverkun ljóseinda, kolefnis, vetnis og súrefnis. Þessi grundvallarregla skiptir sköpum fyrir rétta notkun plöntuljósa; annars er ekki hægt að skilja umsókn þeirra.
Ljóstillífun er ferlið við að framleiða lífræn efni og geyma orku, en öndun er ferlið við að brjóta niður lífræn efni og losa orku. Við notkun plöntuljósa verður að huga að öndun plantna.
Við teljum að það að tengja gervilýsingu við vatns- og áburðarstjórnun sé áhrifarík stefna til að draga úr orkunotkun plantnaljóss.
Við gervilýsingu er skilvirkni ljóstillífunar plantna langt umfram það í sólarljósi. Þessi niðurstaða stafar af ljósgæðaprófum á rannsóknarstofu. Með öðrum orðum, að bæta gróðurhúsalýsingu með gerviljósi táknar ákjósanlegasta ræktunartækni.
2. Að skilja ljós ljóstillífunar
Í gegnum langa þróunarsögu plantna kom ljósið fyrir ljóstillífun ekki frá jörðinni. Lýsingin sem nær til yfirborðs jarðar er óvirk, þar sem árstíðir og veður eru aðal þættirnir sem hafa áhrif á yfirborðsljósaskilyrði. Ófullnægjandi sólarljós vegna veðurskilyrða getur haft bein áhrif á lifun plantna.
Eina lausnin fyrir plönturæktun í ljósi versnandi loftslags er gervi viðbótarlýsing. Lýsingartækni fyrir plöntur er mikilvægasta beiting gerviljósgjafa, þar sem framlag hennar til mannkyns jafnast á við landnám Mars.
Það er mjög mikilvægt að skilja þennan grundvallarsannleika: sólarljós ber enga skyldu til að viðhalda vexti plantna. Þetta er grundvallarreglan til að viðurkenna í veðurfarsbreytingum. Plöntur þurfa sólarljós, en sólarljós krefst ekki plöntur. Sólarljós var til löngu áður en fyrstu plöntur jarðar komu fram-þetta er grundvallarrökfræðin til að skilja ljóstillífunarljós.
Plöntur þróuðu ljósnýtingaraðferðir sínar undir sólarálagi. Frásogsvirkni þeirra er enn lítil, sem þýðir að mikið sólarljós tryggir ekki sykurssöfnun-þetta táknar grundvallarhugræn rökfræði varðandi sólarljós.
Hingað til hafa menn greint nokkra aðal blaðgrænu sem eru nauðsynleg fyrir ljóstillífun plantna: blaðgræna a, blaðgræna b, blaðgræna c, blaðgræna d, blaðgræna f og blaðgræna baktería. Þó að ný blaðgræna geti fundist, starfa þekkt ljóstillífunarlitarefni innan 400-700 nm litrófsins sem kallast PAR-sviðið.
Ljós utan PAR-sviðsins er óviðkomandi fyrir ljóstillífun plantna-er grundvallarregla í ljósatækni plantna.
Mikilvægast er að öll uppgötvuð frásogsróf blaðgrænu sýna frásogstoppa annað hvort við há-orku eða lág-orkuenda litrófsins, en enginn sýnir frásogstoppa innan miðlæga PAR bandsins.
Þó litróf frásogs litrófs þjóna sem viðmiðun fyrir ljóshönnun plantna, eru þau ekki eini grundvöllurinn fyrir litrófsstillingu.
Eftirspurn plantna eftir sólarljósi ræðst af bæði innri kröfum hennar og umhverfisaðstæðum. Þetta þýðir að þörf plöntu fyrir ljósgæði og ljósmagn er sterklega tengd ræktunarumhverfi hennar og er breytileg.
Aðlögunarviðbrögð plöntu við ljósvirkni byrjar á ungplöntustigi. Þó að ljósstilling plöntur hafi tæknilega þýðingu, á núverandi tækni í erfiðleikum með að ná tilætluðum árangri.
Fyrir plöntuljós beinist litrófstæknirannsóknir að því hvort plöntur gleypa á skilvirkan hátt litrófið sem framleitt er af gervi ljósgjafa.
Samantekt
Ljóstillífun er „sykurverksmiðja“ verksmiðjunnar og hlutverk plöntuljósa er að sjá þessari verksmiðju fyrir hentugasta ljósgjafanum, sem gerir henni kleift að starfa á skilvirkan hátt.
