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.
Photosynthetically active radiation (PAR) designates the spectral range (wave band) of solar radiation from 400 to 700 nanometers that photosynthetic organisms are able to use in the process of photosynthesis. This spectral region corresponds more or less with the range of light visible to the human eye. Photons at shorter wavelengths tend to be so energetic that they can be damaging to cells and tissues, but are mostly filtered out by the ozone layer in the stratosphere. Photons at longer wavelengths do not carry enough energy to allow photosynthesis to take place. Other living organisms, such as cyanobacteria, purple bacteria, and heliobacteria, can exploit solar light in slightly extended spectral regions, such as the near infrared. These bacteria live in environments such as the bottom of stagnant ponds, sediment and ocean depths. Because of their pigments, they form colorful mats of green, red and purple. Chlorophyll, the most abundant plant pigment, is most efficient in capturing red and blue light. Accessory pigments such as carotenes and xanthophylls harvest some green light and pass it on to the photosynthetic process, but enough of the green wavelengths are reflected to give leaves their characteristic color. An exception to the predominance of chlorophyll is autumn, when chlorophyll is degraded (because it contains N and Mg) but the accessory pigments are not (because they only contain C, H and O) and remain in the leaf producing red, yellow and orange leaves. In land plants, leaves absorb mostly red and blue light in the first layer of photosynthetic cells because of chlorophyll absorbance. Green light, however, penetrates deeper into the leaf interior and can drive photosynthesis more efficiently than red light. Because green and yellow wavelengths can transmit through chlorophyll and the entire leaf itself, they play a crucial role in growth beneath the plant canopy. PAR measurement is used in agriculture, forestry and oceanography. One of the requirements for productive farmland is adequate PAR, so PAR is used to evaluate agricultural investment potential. PAR sensors stationed at various levels of the forest canopy measure the pattern of PAR availability and utilization. Photosynthetic rate and related parameters can be measured non destructively using a photosynthesis system, and these instruments measure PAR and sometimes control PAR at set intensities. PAR measurements are also used to calculate the euphotic depth in the ocean. In these contexts, the reason PAR is preferred over other lighting metrics such as luminous flux and illuminance is that these measures are based on human perception of brightness, which is strongly green biased and does not accurately describe the quantity of light usable for photosynthesis.
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.