Кіріспе

Фотосинтез үшін қолданылатын жарық диапазоны. Фотосинтездік белсенді сәулелену (PAR) – фотосинтез процесінде фотосинтездік организмдер пайдалана алатын 400-ден 700 нанометрге дейінгі күн сәулесінің спектрлік диапазонын (толқын жолағын) көрсетеді. Бұл спектрлік аймақ шамамен адам көзі көретін жарық диапазонымен сәйкес келеді. Ұзындығы қысқа фотондар тым жоғары энергетикалық болып келеді, олар жасушалар мен тіндерге зиян келтіруі мүмкін, бірақ көбінесе стратосферадағы озон қабаты оларды сүзіп тастайды. Ұзындығы ұзақ фотондар фотосинтез процесін жүзеге асыру үшін жеткілікті энергияны қамтамасыз етпейді. Басқа тірі организмдер, мысалы, цианобактериялар, қызғылт сары бактериялар және гелиобактериялар, күн сәулесін инфрақызыл сәуле сияқты, сәл кеңейтілген спектрлік аймақтарда пайдалана алады. Бұл бактериялар тұншықтырылған тоғандардың түбінде, шөгінділерде және мұхиттың тереңдігінде тіршілік етеді. Пигменттерінің арқасында олар жасыл, қызыл және күлгін түсті қабаттарды құрайды. Хлорофилл – өсімдіктердегі ең көп таралған пигмент, ол қызыл және көк жарықты тиімді сіңіреді. Каротиндер мен ксантофиллдер сияқты қосымша пигменттер жасыл жарықты сіңіріп, оны фотосинтез процесіне жібереді, бірақ жасыл толқын ұзындығының жеткілікті бөлігі жапырақтардың ерекше түсін қалыптастыруға ықпал етеді. Хлорофиллдің басымдығына күзде ерекшелік бар, онда хлорофилл ыдырайды (өйткені ол N және Mg қамтиды), бірақ қосымша пигменттер (тек C, H және O қамтитындықтан) жапырақтарда қалып, қызыл, сары және апельсин түсті жапырақтарды құрайды. Құрлықтағы өсімдіктерде жапырақтар хлорофиллдің сіңіру қабілетінің арқасында фотосинтездік жасушалардың бірінші қабатында көбінесе қызыл және көк жарықты сіңіреді. Дегенмен, жасыл жарық жапырақтардың ішкі қабаттарына тереңірек еніп, қызыл жарыққа қарағанда фотосинтез процесін тиімдірек жүргізеді. Жасыл және сары толқын ұзындығы хлорофилл арқылы және жапырақтың өзінен өтетіндіктен, олар өсімдік шатырының астындағы өсуде маңызды рөл атқарады. PAR өлшегіштер ауыл шаруашылығында, орман шаруашылығында және океанографияда қолданылады. Өнімді егістік жерлерге қойылатын талаптардың бірі – жеткілікті PAR деңгейі, сондықтан PAR ауыл шаруашылығындағы инвестициялық әлеуетті бағалау үшін қолданылады. Орман шатырының әртүрлі деңгейлерінде орналасқан PAR сенсорлары PAR-дың қолжетімділігі мен пайдаланылуын өлшейді. Фотосинтез жылдамдығы мен оған байланысты параметрлер фотосинтез жүйесі арқылы бұзбай өлшенуі мүмкін, ал бұл құралдар PAR-ды өлшеп, кейде оны белгіленген интенсивтілікте реттейді. PAR өлшеулері мұхиттағы эвфотикалық тереңдікті есептеу үшін де қолданылады. Мұндай жағдайларда PAR, жарық ағыны және жарық түсіру сияқты басқа жарық өлшемдеріне артықшылық береді, өйткені бұл өлшемдер адамның жарықты қабылдауына негізделген, ол жасыл түске бейім және фотосинтез үшін қолданылатын жарық мөлшерін дәл сипаттамайды.

Жарық құрылғысының тиімділігі

Бірлік есептеу Күнделікті жарық интегралы (DLI) 0,0036 × PPFD (μmol⋅m−2⋅s−1) × әсер ету ұзақтығы Фотосинтездік фотон тиімділігі (PPE) Фотосинтездік фотон ағыны (PPF) μmol/W

Өлшем

Юта штатының университеті зерттеушілері әртүрлі құралдарды пайдаланып, PPF және YPF өлшемдерін салыстырды. Олар спектррадиометр арқылы жеті кең таралған сәулелену көзінің PPF және YPF-ін өлшеді, содан кейін PPF өлшеуге арналған алты кванттық сенсордың және YPF өлшеуге арналған үш кванттық сенсордың көрсеткіштерімен салыстырды. Олар PPF және YPF сенсорларының тар спектрлі көздерде (жарықтың тар спектрі) ең аз дәлдікті, ал кең спектрлі көздерде (жарықтың толық спектрі) ең жоғары дәлдікті көрсеткенін анықтады. PPF сенсорлары металл галогендік, төмен қысымды натрийлі және жоғары қысымды натрийлі шамдарда YPF сенсорларына қарағанда (>9% айырмашылық) айтарлықтай дәл болды. Қызыл жарықдиодтардан шыққан жарықты өлшеу үшін YPF және PPF сенсорларының екеуі де өте дәлсіз (>18% қателік) болды.

Фотобиологиялық белсенді сәулелену (PBAR)

Фотобиологиялық белсенді сәулелену (PBAR) – PAR-дың өте кеңейген және оны қамтитын жарық энергиясының диапазоны. Фотобиологиялық фотон ағыны (PBF) – PBAR-ды өлшеуге қолданылатын өлшем бірлігі.

Жалған жарнама

Көптеген өсіру шамдары интеграциялық сфералық сынақ есебімен келмейді, яғни фотосинтетикалық фотон ағыны (PPF) сияқты шамалар өндірушілер тарапынан шамалап айтылады. Сонымен қатар, өсіру шамдарын өндірушілердің фотосинтетикалық фотон тиімділігі (PPE) (фотосинтетикалық фотон ағыны (PPF) μmol/W) көрсеткіштерін жалған жарнамалаудан қарапайым есептеу арқылы сақтануға болады. Бұған қоса, кейбір өндірушілер бір шаршы метрдегі PPF орнына, орталық жарықдиодтың (LED) фотосинтетикалық фотон ағыны тығыздығын (PPFD) көрсетеді.