Iluminação Artificial na Agricultura
Há muito se sabe que as plantas não podem crescer sem luz; no entanto, foi apenas nos últimos cem anos, graças aos avanços da ciência e da tecnologia, que o efeito preciso que a luz tem sobre as plantas foi totalmente descoberto.
O uso de iluminação artificial na agricultura visa fornecer uma fonte de luz análoga à luz que é fornecida pelo sol. Devido aos avanços da tecnologia, as luzes LED surgiram como a melhor opção para iluminação de horticultura, principalmente aquelas que podem ter seus espectros especificamente adaptados às necessidades da planta. Em comparação com opções de iluminação mais convencionais, como sódio de alta pressão (HPS) e fluorescentes, as lâmpadas que utilizam LEDs oferecem benefícios significativos em termos de impacto no meio ambiente e eficiência de produção.
Um relatório sobre o uso de iluminação artificial na agricultura foi de autoria de Valoya e co-autoria de pesquisadores da Universidade de Almeria e Buresinnova. O relatório foi publicado em janeiro de 2018. A pesquisa apresenta testes que utilizam vários espectros e tipos de luz para determinar o impacto que cada forma de luz pode ter nas plantas, dependendo das circunstâncias em que são cultivadas. A seguir, um trecho do estudo que você pode ler.
1. A luz e a comunicação entre as plantas
As ondas eletromagnéticas são responsáveis pela transmissão de energia através da atmosfera. Exemplos de ondas eletromagnéticas incluem micro-ondas, ondas de rádio ou televisão, raios X, raios ultravioleta ou luz visível. As ondas eletromagnéticas podem ser distinguidas umas das outras por suas frequências e comprimentos de onda variados. O espectro eletromagnético é composto por uma ampla gama de frequências e comprimentos de onda, alguns dos quais são mais bem reconhecidos do que outros (por exemplo, micro-ondas, ondas de rádio, luz visível e assim por diante).
A radiação eletromagnética possui uma natureza dual; enquanto se move pelo espaço como ondas, também troca energia na forma de partículas (fótons). Em 1905, Albert Einstein foi a primeira pessoa a argumentar que a luz possui características de partículas e ondas simultaneamente. Fótons são os nomes das partículas contidas em um feixe de luz. Os fótons cujos comprimentos de onda correspondem a distâncias maiores (frequências mais baixas) carregam menos energia do que os fótons cujos comprimentos de onda correspondem a distâncias mais curtas.
O olho humano é capaz de detectar luz com comprimento de onda entre 400 e 700 nanômetros (nm), que corresponde aproximadamente à porção do espectro eletromagnético que é utilizada pelas plantas durante o processo de fotossíntese. Portanto, a luz com comprimento de onda entre 400 e 700 nm é chamada de radiação fotossinteticamente ativa (ou simplesmente PAR). O espectro de comprimentos de onda que podem ser vistos na luz solar é contínuo, estendendo-se muito além do alcance visual. O olho humano é responsável por converter vários comprimentos de onda em cores, que são então processadas no cérebro humano. A cor azul é produzida pela luz com comprimento de onda próximo a 400 nm, enquanto a cor vermelha é produzida pela luz com comprimento de onda próximo a 600 nm. A faixa de comprimento de onda verde-amarelo é aquela à qual o olho humano responde com mais sensibilidade.
2. Pigmentos, fotorreceptores e o processo químico da fotossíntese nas plantas
Quase na mesma faixa do olho humano, o espectro de luz é absorvido pelas plantas; no entanto, em contraste com as pessoas, as plantas são mais capazes de receber luz vermelha e azul.
A clorofila é um dos principais produtos químicos que permitem que as plantas absorvam a luz e usem a energia que ela fornece para transformar água e dióxido de carbono em oxigênio e outras moléculas orgânicas complexas. Este processo é conhecido como fotossíntese. A clorofila é um pigmento vegetal que pode ser encontrado em cloroplastos intracelulares. As moléculas de clorofila são de cor verde e são, de fato, a causa da coloração verde encontrada em caules e folhas. Existem duas formas primárias de clorofila que podem ser encontradas em plantas superiores. Estas são a clorofila a e a clorofila b, e suas curvas de absorção de luz diferem uma da outra de maneira muito pequena. Devido a esta distinção relativamente menor, eles são capazes de capturar diferentes comprimentos de onda, capturando assim uma porção maior do espectro da luz solar. Como resultado da capacidade da clorofila de absorver principalmente a luz vermelha e azul enquanto reflete comprimentos de onda verdes, as plantas parecem verdes aos nossos olhos.
No entanto, a clorofila não é o único pigmento encontrado nas plantas; os chamados pigmentos acessórios (como carotenoides e xantofilas, entre outros) e substâncias fenólicas (como flavonoides, antocianinas, flavonas e flavonoides) absorvem outros comprimentos de onda além do vermelho e do azul. Amarelo, vermelho e violeta são as cores que compõem os pigmentos acessórios. Além de atrair pássaros e insetos, o uso dessas tonalidades ajuda a proteger os tecidos dos efeitos nocivos de estressores externos, como a intensa irradiação de luz.
Os fotorreceptores são outro tipo de partícula capaz de absorver luz. As três classes primárias de fotorreceptores são chamadas de fitocromos, fototropinas e criptocromos. Além disso, o fotorreceptor UVR8 é um fotorreceptor especializado que responde apenas à luz ultravioleta. Cada tipo de fotorreceptor é sensível a uma faixa específica de comprimento de onda da luz e é responsável por uma reação fisiológica particular nas plantas. Essas respostas são as seguintes:
As fototropinas têm efeito tanto na posição física dos cloroplastos quanto na abertura dos estômatos. Eles são capazes de absorver a luz azul.
O relógio interno das plantas é controlado por criptocromos, que monitoram seu ambiente em busca de sinais relacionados à luz. Além disso, estão associados a respostas morfológicas, como supressão do alongamento do caule, aumento dos cotilédones, desenvolvimento de antocianinas e floração fotoperiódica. Os comprimentos de onda da luz UVA (ultravioleta), azul e verde são captados pelos criptocromos.
A floração é desencadeada pelos fitocromos, que também são responsáveis pela formação das sementes. O alongamento do caule, a expansão das folhas e a "síndrome de evitar a sombra" são todos controlados pelos fitocromos nas plantas. A proporção de luz vermelha e vermelha extrema presente no ambiente tem efeito sobre o estado fotoestacionário da molécula de fitocromo, que por sua vez medeia as reações que são reguladas pelos fitocromos.
A floração, o desenvolvimento das sementes e outras funções, como a germinação, o momento da floração e a forma da planta, são atividades dependentes da luz. A fotossíntese, processo que fornece a energia para a formação da biomassa, é apenas um desses processos. Esses comportamentos estão intrinsecamente ligados à qualidade da luz que a planta recebe de seu entorno, que é como a planta interpreta os sinais de seu entorno. Essas respostas são mediadas por comprimentos de onda que estão dentro e fora da região PAR, incluindo radiação ultravioleta e vermelho distante.
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