Szaller Vilmos FŐKERT Nonprofit Zrt FŐKERT Konferencia 2018. december 6.
A növényeket sokféle hatás éri: biotikus stressz (betegségek, kártevők) abiotikus stressz (környezeti hatások hőmérséklet, víz, tápanyag és fény viszonyok) Az evolúció során ezekhez alkalmazkodtak, kiváló mechanizmusokat fejlesztettek ki a különböző jelek felismerésére és a lereagálásukra.
A napfény A fény elektromágneses sugárzás: az elektromágneses sugárzásoknak azon hullámhosszú tartománya, amelyet az emberi szem érzékelni tud. Az emberi szem a 380 és 760 nanométer hullámhosszak közé eső elektromágneses sugárzást érzékeli.
A fény szerepe a növényi életben Növekedés szabályozás Fotoszinteticáió Szaporodási ciklus Aktív és nyugalmi időszakok váltakozása
A növény széndioxidból és vízből a napfény energiájával szénhidrátokat szintetizál, miközben oxigén szabadul fel. A fotoszintézis Két szakasza: Forrás: Taiz-Zeiger, 2010 a fényszakaszban megy végbe a fényabszorpció (fényelnyelés), a fotokémiai reakciókban történik meg a fényenergia kémiai energiává való átalakulása. (oxigén termelés fázisa) a sötét szakasz helyesebben a fotoszintézis szén-reakció fázisában történik a szén megkötése (széndioxid fixálás)
A fotoreceptorok A fotoszintézist a fotoreceptorok szabályozzák. Jelenleg négy különböző növényi fotoreceptor családot azonosítottak és jellemeztek a magasabb rendű növényekben: Fitokrómok Kriptokrómok Fototropinok FKF1 fotoreceptorok
A fotoreceptorok
Fitokrómok Az elsőként felfedezett növényi fotoreceptor egy fitokróm volt, ezt a növényi pigmentet az 1930-as években végzett kísérletekben nyerték ki. Felfedezték, hogy a vörös fény a salátamagok nagyobb százalékában okoz csírázást, mint egy sötét kontroll állományban, míg a közel infravörös fény elnyomja a csírázást. Valójában a növényfejlődés számos más aspektusát is szabályozta ez a vörös/infravörös váltakozású rendszer, a szár nyúlását (gátolja), a levélméret növekedését (elősegíti), a teljes fotoszintetikus kifejlődését (elősegíti), a virágzást (gátolja vagy elősegíti a besugárzás időzítésétől és a növényfajoktól függően), és a nyugalmi állapotba térést (gátolja, ha rossz időben adják meg a látható vörös fényt).
Fitokrómok Ma már öt különböző fitokrómot különböztet meg a tudomány, melyeket betűkkel jelölnek: Fitokróm A (phya) a legérzékenyebb, de a legsérülékenyebb is, Fitokróm B (phyb) kevésbé érzékeny, de jóval stabilabb a virágos növényekre jellemző, Fitokróm C (phyc) tartalék fitokróm, Fitokróm D (phyd) szerepe még nem tisztázott, Fitokróm E (phye) a tartalék tartalékja
Fitokrómok Képesek érzékelni a nappali és az éjszakai időszak hosszát attól függően hogy vörös (625-760 nm) vagy infravörös (760-850 nm) a sugárzás hullámhossza. A sötét időszak (éjszaka) alatt már néhány másodperc, e hullámhosszokon kibocsátott fénysugár elegendő ahhoz, hogy létrejöjjön a rövid éjszaka által indukált fiziológiai állapot, (felébreszti a növényt).
A kriptokromok Már a huszadik század elején felfedezték a kék fénynek a növényekre gyakorolt konkrét hatását. Megfigyelték, hogy a növényi hajtások kék fényforrás felé fognak nőni, nem pedig a vörös fényforrás felé. A 90-es évekre nyilvánvaló volt, hogy számos, a fitokromtól független kékfehér receptor létezik.
A kriptokromok Egy 1999-ben végzett kutatás során állapították meg, hogy feltételezhetően legalább négy különböző kékfehér receptor létezik. Ezeket számokkal jelölik. Kriptokróm 1 (cry1) Kriptokróm 2 (cry2) Kriptokróm 3 (cry3) Kriptokróm 4 (cry4) A kriptokrómok segítik a magvak és a palánták fejlődését, valamint a vegetatív és a virágzó fejlődési szakasz közötti váltást.
A fototropinok A fototropizmusban a kékfénnyel aktivált foszforilációs reakció játszik szerepet, melyhez három komponensre van szükség: foszforilált fényre, foszforilezést elősegítő enzimre, fotoreceptorra a kék fény érzékelésére ezek a fototropinok.
A fák és a fény A fák az elektromágneses sugárzás három tulajdonságától függően fejlődnek ideálisan. Ezek: minőség (hullámhossz vagy szín), intenzitás (fényerő), és időtartam 24 óra alatt (fotoperiodizmus).
A fák normális fejlődéséhez szükséges hullámhosszok A látható kék (400-450 nm) Naracssárga/piros (625-700 nm) A látható vörös (625-760 nm) és az Infravörös (760-850 nm).
A fák fotoperiodizmusuk alapján rövid, hosszú nappalosak esetleg semlegesek a megvilágítás napi hosszára. A rövid napos fák elvirágoznak és belépnek a nyugalmi időszakba, amikor a nyár végén a nap hosszúsága lecsökken. A nyári fák a nyár elején, virágoznak és folytatják a vegetatív növekedést késő őszig A Nap semleges fákat egyáltalán nem befolyásolja a napi megvilágítás hossza. A fotoperiodizmus befolyásolja a levél alakját; a pigmentképződést; őszi lombhullás idejét; gyökérfejlődést, valamint a növényi alvászavar kialakulását és megszüntetését. Néhány éjszakai megvilágítás típus megváltoztathatja a természetes fotoperiódust, és ezáltal felboríthatja ezeket a fejlődést folyamatokat.
A fák érzékenysége a mesterséges megvilágításra Érzékenyek Kissé érzékenyek Nem érzékenyek Acer ginnala Acer palmatum Fagus sylvatica Acer negundo Acer saccharinum Fraxinus sp. Acer platanoides Cercis siliquastrum Ginkgo biloba Betula sp. Gleditsia triacanthos Liquidambar styraciflua Carpinus betulus Quercus rubra Magnolia grandiflora Catalpa bignonioides Sophora japonica Picea sp. Liriodendron tulipifera Tilia cordata Pinus sp. Platanus hispanica Pyris calleryana Popolus sp. Quercus robur Robinia pseudoacacia Ulmus sp. Zelkova serrata Cathey and Campbell (1975) és Hightshoe (1988) alapján
Mit tehetünk? Fényforrások megválasztása a kibocsátott spektrum alapján, Fényforrások indokolt használata, Felesleges fénykibocsátás csökkentése, Fénykibocsátás irányának átgondolt beállítása, Fényforrás/növényzet távolságának növelése
A magyarországi fényszennyezés mértéke csökkenő tendenciát mutat!
Amikor nem probléma a mesterséges fény
Köszönöm a megtisztelő figyelmüket!
(Fény)források: Jonathan Bennie et al. - Contrasting trends in light pollution across Europe based on satellite observed night time lights (Nature, 2014. 01.) Ördög Vince, Molnár Zoltán - NÖVÉNYÉLETTAN c. TANTÁRGY JEGYZET (Az Agrármérnöki MSc szak tananyagfejlesztése. TÁMOP-4.1.2-08/1/A-2009-0010 projekt. ) Winslow R. Briggs - Physiology of Plant Responses to Artificial Lighting in: Catherine Rich, Travis Longcore Ecological Consequences of Artifical Night Linhting (Island Press, Washington DC. 2009. ISBN 1-55963-129-5) William R. Chaney - Does Night Lighting Harm Trees? (Forestry and Natural Resources, Purdue University, Indiana. 2002. FNR-FAQ-17)