Budeme rostlinám blikat?  
Jak houby po dešti v poslední době vznikají farmy, kde fotosyntetický aparát nezásobuje slunce, ale umělé světlo z LED zdroje. Pěstitelům provozující taková místa však nedají spát účty za elektřinu. Vypadá to, že by mohli hodně ušetřit bez následků na výnos, když během fotoperiody místo nepřetržitého svícení budou blikat.
Kevin M. Folta, profesor na floridské univerzitě se domnívá, že komunikace vědců s veřejností je nedostatečná. Nepochopení problematiky nezasvěcenými lidmi zpomaluje šíření prospěšných technologií. Proto založil populární povídací blog (Talking Biotech Podcast). Asi jako každý v oboru vzdělaný člověk nezatracuje glyfosát a geneticky modifikované plodiny. Díky tomu a popularitě se z něho stal "plevel", kterého bylo potřeba profesionálně zničit. To se nepodařilo, tak mu alespoň činili zlo zveřejňováním citlivých osobních údajů. Je smutné, když jsou rafinované útoky místo diskuze vedeny na postoje s racionálními základy a to bez ohledu na strany ať už jde o profesora nebo aktuálně o šestnáctiletou holku. Veškeré popsané jednání vystihuje slovo šikana. Kredit: University of Florida.
Kevin M. Folta, profesor na floridské univerzitě se domnívá, že komunikace vědců s veřejností je nedostatečná. Nepochopení problematiky nezasvěcenými lidmi zpomaluje šíření prospěšných technologií. Proto založil populární povídací blog (Talking Biotech Podcast). Asi jako každý v oboru vzdělaný člověk nezatracuje glyfosát a geneticky modifikované plodiny. Díky tomu a popularitě se z něho stal "plevel", kterého bylo potřeba profesionálně zničit. To se nepodařilo, tak mu alespoň činili zlo zveřejňováním citlivých osobních údajů. Je smutné, když jsou rafinované útoky místo diskuze vedeny na postoje s racionálními základy a to bez ohledu na strany ať už jde o profesora nebo aktuálně o šestnáctiletou holku. Veškeré popsané jednání vystihuje slovo šikana. Kredit: University of Florida.

U nás high-tech způsobem pěstovanou zeleninu produkují třeba v Břeclavi. Jako v jiných zahradách svého druhu tam rostliny rostou usazeny do hydroponického systému v patrovém uspořádání pod světlo vyzařujícími diodami za absolutní kontroly podmínek. Tradičním zemědělcům, co sází do půdy na poli nebo ve skleníku, to musí připadat hloupé. Místo zapojení Slunce které poskytuje své služby zdarma, průkopníci nové metody platí za drahou elektrickou energii. Podle analýzy to dělá až 25 % celkových nákladů. A to ještě další elektřinu spotřebuje klimatizace, ventilátory, čerpadla živného roztoku a zařízení obohacující prostředí o oxid uhličitý.


Ekonomický smysl této technologii dává prodej zboží pod značkou luxusní kvalita za luxusní cenu, či sezónní cenový rozdíl zeleniny v oblastech, kde zkracování dne znemožňuje produkci potravin celoročně. V žádném případě se nevyplatí si takto obstarávat základní potraviny jako jsou brambory, pšenice a kukuřice. Koncept vychází z filozofie: "Vypěstovat i zkonzumovat přímo, nebo v blízkosti měst". Spoří se tím náklady za dopravu a listy salátů,... zůstávají čerstvé a křupavé a nejsou ztráty vyřazováním kusů unavených přepravou.


Pěstování bez půdy v uzavřeném zařízení se vyznačuje vynikající efektivitou ve využití vody. K dosažení stejné úrody ji stačí desetkrát méně. Bonusem je, že po vytvoření prostředí prostého patogenů a škůdců si provozovatel může dovolit zapomenout na pesticidy. Jen tu nenasytnost rostlin po toku elektronů nějakou mazanou lstí redukovat nejde. A nebo jde?


Možnou úsporu naznačují závěry experimentu, který napadl Kevina Folta z Floridské univerzity. Ten přemýšlel nad tím, co by se stalo, kdyby stejná porce světla byla rozdělena do dávek v určitých opakujících se intervalech světla a tmy, které nerespektují obvyklý rytmus střídání noci a dne odvozený od rotace planety. Do realizace pokusu se pustil spolu s kolegy ze stjejné univerzity.


Jistě, nejen biolog si uvědomí, že návrh vědeckého týmu jde proti přírodě. Každý živý tvor se adaptoval na proměny obývaného prostředí a délka světelného cyklu má svá pevná pravidla. Těžko někdo může doufat v to, že pochody v rostlině budou natolik flexibilní, aby snesly zacházení, se kterým se nikdy nesetkaly a nejsou na něj naprogramované. To se samozřejmě potvrdilo. Pokusné objekty dva zástupci z rodu brukev a jeden z rodu řepa vystavené jiným cyklům než 12 hodin světla a 12 hodin tmy zrovna moc neprosperovaly. Viditelné nedostatky se ukázaly, když se frekvence cyklů zvýšila na dobu 6/6 a 3/3. Přičemž hotová katastrofa postihla skupiny s periodou 1/1 a 0,5/0,5.

 

Záznam experimentu z roku 1931, kdy byla sledována reakce krásenky sírožluté pod světelnými intervaly různé délky. Kredit: J. Agri. Res. 42: National Agricultural Library, Agricultural Research Service, U.S. Department of Agriculture., CC BY 4.0
Záznam experimentu z roku 1931, kdy byla sledována reakce krásenky sírožluté pod světelnými intervaly různé délky. Kredit: J. Agri. Res. 42: National Agricultural Library, Agricultural Research Service, U.S. Department of Agriculture., CC BY 4.0

Přestože rostliny všech skupin obdržely vždy stejnou dávku fotonů, zejména ty posledně jmenované se chovaly stejně, jako kdyby byly umístěny ve tmě. Vědci to poznali tak, že popletené brukve přestaly tvořit antokyany (barviva) a spustily růst do výšky ve snaze přiblížit se ke zdroji světla a ukořistit další paprsky. Zkrátka krátké přerušované úseky ozáření nestačily k vyvolání fotomorfogenetické odezvy.

 

Nicméně pokud experimentátoři periodu střídání světla zkrátili mnohem více, dočkali se změny chování. Jestliže na brukve blikali v cyklu 5 sekund světlo a 5 sekund tma, rostly téměř nerozeznatelně od skupiny kultivované za normálních podmínek. Na mechanizmus registrující střídání přechodů to bylo moc rychlé a proto rostliny vnímaly podmínky jako konstantní.


Na rozdíl od pomalejšího přepínání světla si rostliny při rychlých záblescích myslely, že se nachází na místě s nikdy nekončícím dnem. U lidí by násilné narušení cirkadiánních rytmů bylo jakožto součást výslechové metody dobré k získání nějaké tajné informace. Ovšem rostliny jsou většinou k trvalé bdělosti tolerantní. Absence fáze odpočinku je závažně nepoškodí a jsou schopny pokračovat v neustálém růstu.


Tímto vědci k prvotně vytyčeným cílům získali všechna data, která chtěli a hřál je pocit dobře odvedené práce, ale jak se říká, cesty osudu jsou nevyzpytatelné a tak si na badatele přichystal překvapení. Těsně před dokončováním publikace přišel člen týmu Paul Kusuma s tím, že nosí dříví do lesa. K překvapení všech podobný pokus se uskutečnil již v roce 1931 a oni o 88 let později znovu objevili objevené. Tenkrát zaměstnanci amerického ministerstva zemědělství provedli v podstatě stejný experiment a dospěli k stejným zjištěním.

 

Uzavřený produkční systém. Volné dílo.
Uzavřený produkční systém. Volné dílo.

Po překonaném šoku dali odborníci znovu hlavy dohromady a původní nápad dál rozvinuli. Položili si další otázku. Co by se stalo, kdyby po pětisekundovém osvícení následovala prodloužená fáze temna o délce deset nebo dvacet sekund? To v roce 1931 nedělali.

 

Jakmile tým revidovaný plán dokončil, ukázalo se, že rozšířená doba tmy rostlinám nijak zvláš nevadí. Od tohoto okamžiku výsledky začínají být uplatnitelné kromě akademické sféry také v rostlinné výrobě. Pokud by asymetrické rozdělení světla a tmy šlo aplikovat na farmách, vznikla by úspora energie. Je to jednoduchá matematika. Vypínalo-li by se světlo na 10 sekund, tak by rozdíl tvořil 33 % a při pauze o délce 20 sekund by elektroměr ukázal o celých 60 % méně spálené elektřiny.
Ikdyž správnost postupu musí být ještě ověřena na dalších plodinách takto kultivovaných až do sklizně, další práce provedená se saláty dokázala funkčnost předpokladu hodně muziky za málo peněz. Jen vyprodukovaný pokusný salát měl listy zbarvené do zelena, přičemž použitý kultivar za běžných podmínek poskytuje zbarvení fialové. Mimoto listy byly větší, což znamená i větší výtěžek. Pěstování zeleniny za účasti světelných pulzů by tak mohlo být finančně atraktivní pro zemědělce a výpěstky zase pro lidi, kteří slyší na marketing o zmenšování uhlíkové stopy.


Literatura

10.1016/j.envexpbot.2019.103803https://theconversation.com

Datum: 23.08.2019
Tisk článku

Základní biochemické dráhy v buňce - Skálová Lenka, Szotáková Barbora, Netopilová Miloslava, Wsól Vladimír
 
 
cena původní: 135 Kč
cena: 127 Kč
Základní biochemické dráhy v buňce
Skálová Lenka, Szotáková Barbora, Netopilová Miloslava, Wsól Vladimír
Související články:

Hydroponie, aeroponie a IMEC     Autor: Václav Diopan (16.12.2015)
Je zelené světlo pro rostliny neužitečné?     Autor: Václav Diopan (19.06.2016)
K čemu má rostlina optická vlákna?     Autor: Václav Diopan (12.04.2019)



Diskuze:

Platí tady ještě fyzika?

Petr Mikulášek,2019-08-26 19:07:43

Pokud si dobře pamatuju ze školy, tak metabolismus rostlin stojí na cukrech (sacharidu), z něho si vyrábí drtivou většinu energie i materiálu pro stavbu.
Cukr si vyrábí z vody a CO2 za pomoci světla - fotosyntéza.
Světlo je zpracováno s nějakou účinností. M fotonů vždycky vyrobí (v průměru) N moleklul sacharidu.
Nabízí se tak otázka, která v článku nebyla řešena - při střídě 1:4 rostou stejně rychle, nebo pomalej? Tipnul bych, že polovina světla = polovina cukru = polovina objemu za stejný čas. Z článku víme jenom, že se růst nezastaví a že rostlina vyroste kvalitativně stejně, jenom o čase/rychlosti se nějak záhadně nemluví (osobní domněnka - přiznat pravdu, přijdou o grant).

Sedlácký počty: Ročně platím řekněme 10k € za pronájem haly, 10k € za energii, 10k€ ostatních nákladů a vypěstuju úrodu za 50k € (zisk +20k €). Po zavedení úspory 50% energie platím 7k € za energii (šetří se jenom silovka na svícení), ostatní náklady stejný, ale vypěstuju toho jenom za 25k € (zisk -2k €). Nevím, jestli úspora 3 000 dost dobře vykompenzuje celkovou ztrátu 2 000 místo zisku 20 000. Ale já holt nejsem manažer, zemědělec ani od reality odtržený botanik...

Odpovědět

"nenasytnost rostlin po toku elektronů"

Roman Dubravský,2019-08-26 14:20:44

Nebudou to spíš fotony?

Odpovědět

Dusičnany

Aleš Voborník,2019-08-24 09:40:40

Někde jsem četl, že zvláště žluté, světlu nevystavené listy salátu obsahují zvýšené množství dusičnanů. Ranný salát byl přímo pověstný nabytkem sloučenin dusíku. Zajímalo by mě tedy, jak dopadne chemický rozbor takto pěstovaného salátu. Nebude obsahovat příliš dusíku?

Odpovědět

perpetum mobile

Peter Somatz,2019-08-24 09:29:09

vidim to na 2 moznosti:
1. bud su rastliny extemne neefektivne a za beznych okolnosti mrhaju zdrojom svetelnej energie (to mi nezda - za tie miliony rokov evolucnej optimalizacie)
2. rast sice budu, ale niekde sa to prejavi - budu chybat nejake zlozky buniek, alebo niecoho v bunkach bude menej ako by malo - a nebude taka vyzivna

Odpovědět


Re: perpetum mobile

Pavel Janko,2019-08-24 09:55:39

Podle historické fotografie z roku 1931 je možné usuzovat, že při použití intervalu 5s je růst rostlin při stejné dodané energii přibližně poloviční proti 12 hodinovému cyklu. A to se nikdo nepokoušel snižovat plnění cyklu, tedy dobu svitu v jedné periodě. Proto se mi závěry současných vědců zdají poněkud nevěrohodné, spíš bych řekl:"Přání otcem myšlenky". Nehledal jsem zdroje, ale v celém článku je jediná diskutovatelná informace, a to je ta 88 let stará fotografie. Dá se taky souhlasit se závěrem, že se jedná o jednoduchou matematiku. Je totiž pravda, že když nebudu svítit vůbec, ušetřím nejvíc.

Odpovědět


Re: Re: perpetum mobile

Kamil Horák,2019-08-25 16:35:31

Přesně tohle mne taky napadlo, na tom historickém snímku chybí stav při trvalém osvětlení a perioda 10 s s plněním 50% vypadá na polovinu proti 24 hodinám se stejným plněním. Takže navrhuji hypotézu, že pokud jsou tmavé části cyklu pod nějakou prahovou hodnotou, rostlina vytváří organickou hmotu úměrně dodané energii možná až do nějakého limitu, protože potřebuje střídání světla a tmy, takže trvalé světlo by mohlo být už na škodu. Snižování činitele plnění musí přece vést k nedostatku energie pro příslušnou biochemickou reakci, takže třeba pro plnění 10% se výsledek bude blížit stavu s trvalým neblikajícím osvětlením o 10% intenzitě místo cyklů 0,1 s světlo a 0,9 s tma...
Přidávám vlastní pozorování, chilli papričky (Capsicum annuum) rostou v zimě v místnosti s dostatečnou teplotou lépe při umělém prodloužení dne na 16 hodin LED osvětlením než bez přisvícení (to pak nerostou spíš vůbec a hlavně neplodí, i když nezahynou).

Odpovědět


Re: perpetum mobile

Jan Novák9,2019-08-26 10:38:24

Pokud vím tak rostliny jsou optimalizovány na částečné zastínění a příliš mnoho světla jim spíš vadí - elektrony uvolněné světlem se nestačí zpracovat a způsobují buněčné poškození. Rostlina zastaví růst a spustí opravné mechanizmy.
Práh bude u každé rostliny jiný, u salátu bude asi dost nízko - stejně bych periodu osvícení zkrátil, třeba 1/3s světlo a 2/3s tma. To záleží na rychlosti buněčných procesů.

Jinak:
Sluneční světlo je zadarmo, budeme z něj (draze) vyrábět elektřinu...
...kterou draze uložíme
...a pak spotřebujeme na drahé svícení rostlinám

"common sense is so rare these days that is should be considered a super power"

Odpovědět

Epilepsia ?

Martin X,2019-08-23 15:40:56

A potom pride do skleniku niekto so sklonmi k epilepsii ...
https://en.wikipedia.org/wiki/Photosensitive_epilepsy

Odpovědět


Re: Epilepsia ?

Petr Petr,2019-08-23 15:57:06

Stačí bydlet v okolí takové skleníkové farmy a i zvířata se zblázní...
(skleník by se na noc musel zatemňovat - přes den je blikání mrhání energií)

Odpovědět


Re: Re: Epilepsia ?

Jaroslav Lepka,2019-08-23 20:34:07

Mně přijde, že jste pánové poněkud nepostřehli, že se jedná o čistě halové pěstování a se skleníkem to nemá nic společného. Tento trend začíná převládat ve zrušených fabrikách uprostřed městských aglomerací a z mnoha důvodů je na vzestupu. No a právě tyhle stavby obvykle není problém zastínit tak, že ven neproklouzne ani foton.

Odpovědět


Re: Re: Re: Epilepsia ?

Jan Balaban,2019-08-24 08:13:39

Problémy bývajú keď sa nezastíní.

Odpovědět




Pro přispívání do diskuze musíte být přihlášeni














Tento web používá k poskytování služeb, personalizaci reklam a analýze návštěvnosti soubory cookie. Používáním tohoto webu s tím souhlasíte. Další informace