· 

Licht en planten: Waarom onze ogen niet kunnen zien hoe donker het is voor een plant

LICHT EN PLANTEN, WAAROM ONZE OGEN NIET KUNNEN ZIEN HOE DONKER HET IS VOOR EEN PLANT

Dat planten licht nodig hebben om te overleven is over het algemeen wel bekend. Toch weten we vaak niet hoeveel licht een plant precies nodig heeft om te overleven. De halve of hele zonnetjes op de labels van de planten die we uit het tuincentrum halen zeggen vaak ook niet veel: In de praktijk betekend het zonnetje op een kamerplant betekend waarschijnlijk iets anders dan hetzelfde zonnetje op het label van een tuinplant. Daarnaast zijn onze ogen helemaal niet goed in het bepalen hoe licht een plant een bepaalde plek vindt. Dit komt omdat planten licht op een hele andere manier gebruiken dan we. In dit artikel leggen we uit waarom planten nodig hebben, waarom het voor onze ogen moeilijk is om te bepalen hoeveel licht er op een plant schijnt, en hoe we erachter komen hoeveel licht een plant daadwerkelijk nodig heeft.

Waarom planten licht nodig hebben

Planten maken hun eigen energie aan. Dit betekent dat ze geen organisch materiaal hoeven te “eten” om te overleven. In plaats daarvan gebruiken ze de energie die in licht zit om water en koolstofdioxide om te zetten in glucose en zuurstof. Ze veranderen lichtenergie dus in chemische energie, in de vorm van koolhydraatrijk stoffen. Dit proces wordt fotosynthese genoemd. Wanneer een plant geen licht, water of koolstofdioxide krijgt, dan kan de plant geen chemische energie aan maken en zal deze uiteindelijk dood gaan.

Net zoals mensen verschillen in hun energie behoefte, doen planten dat ook. Planten die van naturen op donkere plaatsen leven, zoals de planten op de bodem van het regenwoud, hebben niet veel licht nodig om te kunnen overleven. Andere planten, zoals citrusbomen, hebben juist wel veel energie nodig om te kunnen groeien. Wanneer we deze planten met een hoge energie behoefte binnen of op een schaduwrijke plaats gaan zetten, dan zorgt dit vaak tot problemen.

Waarom mensen vaak niet weten dat een plant te weinig licht krijgt

Vaak hebben mensen niet door dat een plant te weinig licht krijgt, totdat de plant ziek wordt. Dit komt waarschijnlijk omdat de ogen van de mens niet zo goed zijn in het bepalen hoeveel licht er werkelijk aanwezig is. Onze ogen gebruiken licht namelijk als een hulpmiddel om beter te zien, en niet als een energie bron.

Om te laten zien dat onze ogen niet zo goed zijn in het bepalen van de werkelijke hoeveelheid licht in een ruimte, kun je zelf een eenvoudig experiment doen. Kijk maar eens wat er gebeurt als je in de nacht het licht in een donkere kamer uit zet. Eerst lijkt het dan héél donker, waardoor je (bijna) niets meer kunt zien. Wanneer je ongeveer 10 minuten in de kamer blijft, zonder het licht weer aan te doen, dan zul je zien dat je een stuk meer kunt zien. Het lijkt wel alsof de kamer "lichter" is geworden, ondanks dat de hoeveelheid licht in de kamer niet veranderd is. Dit noemen we donker adaptatie. Het is maar goed dat onze ogen dit kunnen, want s'nachts is het ongeveer 10 keer zo donker als overdag. Wanneer onze ogen zich niet zouden kunnen aanpassen aan veranderingen in de absolute hoeveelheid licht, dan zouden dus of alleen overdag of alleen s'nachts kunnen zien. Doordat ons zicht zich aanpast aan de totale hoeveelheid licht om ons heen, zijn mensen niet zo goed in het bepalen hoeveel lichtdeeltjes er werkelijk in de ruimte zijn. Hierdoor maken we vaak de fout om te denken dat een kamer licht genoeg is voor een plant die veel licht nodig heeft.

donker adapatatie
Onze ogen passen zich aan op de totale hoeveelheid licht om ons heen. Hierdoor kunnen we zelfs in een donkere kamer na een tijdje weer zien.

Lichtgolven en het menselijk oog

Planten en mensen verschillen niet alleen in hun vermogen om zich aan te passen aan meer of minder licht. De lichtgevoelige cellen in het oog en de cellen die licht opnemen in de plant zijn ook nog eens gevoelig voor een ander deel van het lichtspectrum. Hierdoor kan een kamer gevuld met speciale kweeklampen voor ons vrij “donker” aanvoelen, terwijl de planten veel licht opnemen.

Zowel planten als mensen zijn gevoelig voor licht met een golflengte tussen de 400 en 700 nanometer. Dit wordt ook wel het zichtbare lichtspectrum genoemd. Licht bestaat uit lichtdeeltjes, die fotonen genoemd worden. Deze fotonen bewegen in een golf. Hoe snel deze golf op en neer gaat, bepaald de eigenschappen van de straling. Een golf van 400 nm gaat vrij snel op en neer, terwijl een golf van 700 nm veel langzamer op en neer gaat.

Het licht van de zon of van een lamp bevat lichtgolven van verschillende golflengtes. Wanneer deze lichtstraal op een object valt, dan kan dit weerkaatst worden of opgenomen worden. Wanneer we een object als groen zien, dan betekend dit dat alle lichtgolven opgenomen worden, behalve de lichtgolven die voor de groene kleur zorgen. Een zwart object neemt alle lichtgolven op, terwijl een wit object alle lichtgolven weerkaatst. Voor planten zijn de lichtgolven die in de groene delen van de plant verdwijnen belangrijk, terwijl voor onze ogen de lichtgolven die weerkaats worden door de wereld om ons heen belangrijk zijn.

Onze eigen ogen vangen het licht op dat van de objecten in de wereld om ons heen wordt weerkaatst. Om te kunnen zien waar iets is en om te bepalen welke kleur iets heeft, hebben we verschillende lichtgevoelige cellen in onze ogen. De lichtgevoelige cellen die staafjes worden genoemd zijn in de meerderheid. Deze cellen zijn gevoelig voor lichtgolven rond de 500 nm (blauw-groen). De staafjes worden vooral actief nadat we een tijdje in het donker hebben gezeten. Doordat deze cellen “aan” gaan, wordt de donkere kamer na een tijdje minder donker. Naast staafjes zitten er ook drie soorten kegeltjes in onze ogen: de L-kegeltjes zijn gevoelig voor licht met een golflengte rond de 570 nm (geeloranje), de M-kegeltjes voor een golflengte rond de 540 nm (groengeel) en de S-kegeltjes voor een golflengte rond de 440 nm (blauwpaars). De kegeltjes zorgen ervoor dat mensen vooral overdag scherp en met kleur kunnen zien. Doordat zowel de staafjes, de L-kegeltjes en de M-kegeltjes gevoelig zijn voor groen licht, zijn onze ogen extra gevoelig voor licht met een golflengte rond de 550 nm.

menselijk oog, visueel spectrum
De zwarte lijn in deze afbeelding laat zien voor welke lichtgolven het menselijk oog gevoelig is. De peak van deze curve licht rond de 550 nm.

Lichtgolven en planten

Planten gebruiken licht niet om te bepalen waar iets is of hoe iets eruit ziet. Ze gebruiken licht als een soort Duracell batterijen om het fotosynthese proces op gang te houden. Anders dan bij mensen, blijft een donkere kamer ook na een uur een donkere kamer. Dit komt omdat de hoeveelheid lichtdeeltjes in de kamer niet toeneemt. De werking van de groene plantencellen is daarom meer te vergelijken met de cellen in een zonnepaneel dan met onze ogen.

Voor onze ogen zijn de bladeren van planten groen. Dit betekent dat een groot deel van de groene lichtgolven die op de plant vallen, weer weerkaatst worden. De blauwe en rode lichtgolven worden juist opgenomen door de plant. Waarom planten vooral blauw en rood licht zijn gaan gebruiken voor de fotosynthese is niet echt bekend. Op het eerste zicht zou het logischer zijn dat planten zwart waren, omdat dan alle lichtgolven opgenomen zouden worden. Een verklaring hiervoor is dat de blauwe en rode lichtgolven beter zijn in het splijten van het watermolecuul, een stap die nodig is om water en koolstofdioxide in glucose en zuurstof te veranderen.

De bladeren van planten bevatten verschillende soorten pigmenten die lichtenergie opnemen. Chlorofyl a is hiervan de belangrijkste. Deze kleurstof komt voor in de bladgroenkorrels in de bladeren. De kleurstof neemt vooral licht met een golflengte rond de 440 nm en rond de 675 nm op. Dit betekent dat vooral het groene licht dat op deze kleurstof valt weerkaatst. Naast chlorofyl a bevatten de meeste planten ook chlorofyl b. Deze kleurstof neemt vooral licht op met een golflengte van 485 nm en 645 nm. Doordat beide pigmenten vooral blauw en rood licht gebruiken, doet de plant dus weinig met het licht tussen de 500 en 600 nm.

par lichtspectrum, planten licht
De zwarte lijn op deze afbeelding laat zien voor welke lichtgolven planten gevoelig zijn. Deze lichtcurven heeft twee pieken, een in het blauwe deel van het lichtspectrum en een in het rode deel.

Bepalen hoeveel licht een plant nodig heeft

Zoals hierboven beschreven ervaren de licht absorberende cellen van een plant en de fotoreceptoren in de ogen van een mens licht anders. Hierdoor worden planten vaak op een plek gezet waar ze niet genoeg koolhydraten kunnen aanmaken om te overleven. Om dit te voorkomen zou je twee dingen moeten weten voordat je een plant ergens neer zet: hoeveel licht heeft de plant nodig en hoeveel licht gaat er op de plant vallen.

lichtspectrum
Één van de verschillen tussen mens en plant is dat de ogen van de mens gevoelig zijn voor een ander deel van het lichtspectrum dan de lichtgevoelige cellen van planten.

PAR licht en fotosynthese

Hoeveel licht een plant nodig heeft, hangt af van de soort plant. Elke plant heeft een optimale hoeveelheid licht waarbij de fotosynthese op zijn hoge punt is. Planten die van naturen in donkere gebieden leven, zoals varens en hostas, hebben minder licht nodig om dit punt te bereiken dan planten die uit gebieden komen waar ze uren per dag in de volle zon staan. Vooral voor planten die gekweekt worden om te eten is het redelijk eenvoudig om erachter te komen hoeveel licht deze nodig hebben om zo goed mogelijk te presteren, omdat hier veel onderzoek naar gedaan wordt. De hoeveelheid licht die een plant nodig heeft, wordt weergegeven in µmol/m²/s. Dit cijfert geeft aan hoeveel fotonen per seconde op een vierkante meter vallen.

De aanbevolen hoeveelheid licht die een plant nodig heeft voor de optimale fotosynthese is gebaseerd op het hele zichtbare lichtspectrum. Dit betekent dat alle fotonen in licht met een golflengte tussen de 400 en 700 nm even zwaar mee gerekend worden. Wanneer er over dit licht voor planten wordt gesproken, dan hebben we het over “fotosynthetische actieve straling” of afgekort PAR licht. Wanneer we een speciale lichtmeter voor PAR licht zouden gebruiken, dan geeft dit aan hoeveel fotonen met een golflengte er tussen de 400 en 700 nm op de sensor van de lichtmeter vallen. Het rekent andere golven, zoals ultraviolet (UV) stralen of infrarood (IR) niet mee.

Daglicht integraal

Het is niet alleen belangrijk om te weten bij welke hoeveelheid licht een plant zo veel mogelijk water en koolstofdioxide omzet in glucose en zuurstof, maar ook hoe lang een plant dit moet doen om te kunnen overleven. Als er maar één minuut per dag voldoende licht op de plant valt en het de rest van de dag donker is, dan maakt de plant in 24 uur nog niet genoeg glucose aan om te overleven. We moeten dus eigenlijk weten hoeveel licht er per 24 uur op de plant moet vallen, om in zijn energie behoefte te voorzien. De hoeveelheid licht die een plant per dag nodig heeft, wordt aangeduid met de term daglicht integraal of met de afkorting DLI. Je zou de aanbevolen DLI waarde van een plant kunnen vergelijken met het aantal calorieën die iemand in een dag moet eten om, zonder gewicht te verliezen of aan te komen, een normaal leven te leiden.

Het daglicht integraal wordt weergeven meestal aangeduid in mol/m²/dag, wat staat voor het aantal mol licht dat per dag op een vierkante meter valt. Één mol is gelijk aan 1.000.000 µmol. Wanneer er één mol per dag op een vierkante meter valt, dan zou er gemiddeld elke seconde van de dag ongeveer 0,09 µmol/m²/s op dezelfde vierkante meter moeten vallen. Omdat de meeste planten maar een deel van de dag licht krijgen, betekend dit dat er enkele uur per dag veel meer licht op de plant moet vallen, om de uren waarin er geen licht op de plant valt goed te maken.

Een varen doet het bijvoorbeeld het beste bij 6 tot 10 mol/m²/dag per dag. Dit betekent dat de varen de hele dag gemiddeld 69 tot 116 µmol/m²/s zou moeten ontvangen. Dit gemiddelde krijg je door het aantal mol/m²/dag te delen door 0,09. Uiteraard is het voor de meeste niet mogelijk om een plant 24 uur per dag te belichten. Daarom kun je er voor zorgen dat de plant bijvoorbeeld 8 uur per dag wordt blootgesteld aan 204 tot 348 µmol/m²/s. Om te bepalen hoeveel licht er in een korte periode nodig is om de DLI te behalen vermenigvuldig je de gemiddelde mol/m²/dag van de vorige stap met 24, van de 24 uur die in een dag zitten. Wanneer je hebt bepaald hoelang je licht wilt geven, dan kun je deze waarden delen door het aantal uur dat je licht gaat geven, om erachter te komen hoe sterk het licht moet zijn om de DLI te behalen. Als je weet hoe sterk het licht is dat op de plant gaat schijnen, dan kun je de waarde delen door het aantal µmol dat de lamp per seconde uitzend.

Uiteraard gaat deze berekening ervan uit dat in de uren dat er belicht wordt, het licht niet van sterkte veranderd. Wanneer je bijvoorbeeld wilt weten hoeveel mol/m²/dag zonlicht er op de plant valt, dan zul je dit moeten meten. De hoeveelheid zon dit op een bepaalde plek valt veranderd namelijk gedurende de dag en gedurende het jaar. Je zou dan tussen zonsopgang en zonsondergang elk uur de hoeveelheid licht moeten meten. Vervolgens tel je deze waardes op en deelt ze door 24. De uitkomst hiervan geeft aan hoeveel licht de plant per dag van de zon ontvangt.

Genoeg licht om te overleven

De aanbevolen hoeveelheid licht van een plant wordt over het algemeen bepaald door te kijken naar de hoeveelheid koolstofdioxide die een plant opneemt. Zoals al eerder gezegd, gebruiken planten koolstofdioxide als een grondstof voor het maken van glucose. Voor elke gram glucose die een plant aanmaakt, wordt er ongeveer 1,5 gram koolstofdioxide uit de lucht opgenomen. Hoe meer glucose een plant in een minuut aanmaakt, hoe meer koolstofdioxide er dus uit de lucht verdwijnt. Om te bepalen bij welke PAR licht waarde een plant optimaal presteert, meten onderzoekers hoeveel koolstofdioxide er uit de lucht verdwijnt bij licht van een bepaalde sterkte. Wanneer deze gegevens in een grafiek zetten met op de verticale y-as de hoeveelheid koolstofdioxide die wordt verbruikt en op de horizontale x-as de hoeveelheid licht die toegediend is, dan zien we vaak een curve ontstaan. Het hoogste punt, de piek, geeft het punt aan waarop de plant het meeste koolstofdioxide opneemt, en dus het hoogste niveau van fotosynthese heeft bereikt. Links van de piek, waar er minder licht gegeven wordt, is de opname van koolstofdioxide lager doordat er niet genoeg lichtenergie beschikbaar is om meer glucose aan te maken. Rechts van de piek zijn er andere factoren die de fotosynthese beperken, zoals de hoeveelheid koolstofdioxide die in de lucht zit.

koolstofdioxide, licht, fotosynthese
Wanneer de maximale hoeveelheid CO₂ opgenomen wordt, dan is de fotosynthese op zijn hoogtepunt.

Planten gebruiken de chemische energie die ze via het fotosynthese proces hebben aangemaakt om in leven te blijven en om te groeien. Net zoals dat we een bepaalde hoeveelheid calorieën nodig hebben om in ieder geval te kunnen blijven ademhalen en ons hart te laten kloppen, hebben planten ook een minimale hoeveelheid chemische energie nodig in leven te blijven. Wanneer de plant voor een langere tijd minder dan deze hoeveelheid energie aanmaakt, dan raken de energie reserves in de plant op en gaat de plant uiteindelijk dood. Stel dat het niet mogelijk is om elke dag de optimale hoeveelheid licht aan je plant te geven, dan is het wel belangrijk om in ieder geval boven de minimale hoeveelheid te blijven. Onthoudt wel dat de kans op mooie bloemen en lekkere vruchten kleiner is wanneer de plant minder dan de aanbevolen hoeveelheid licht krijgen.

energie verbruik plant
Om te bepalen hoeveel licht een plant minimaal nodig heeft, is het nodig om te wete hoeveel energie een plant verbruikt.
energieverbruik planten, minimale hoeveelheid licht
Als er minder energie met fotosynthese wordt aangemaakt dan verbruikt, dan heeft de plant een probleem.
licht voor planten
Zolang de plant meer energie aanmaakt dan er wordt verbruikt, gaat het goed met de plant.

De hoeveelheid licht op een plant meten

In dit artikel hebben we het gehad over het meten van licht. Helaas is het niet eenvoudig om licht te meten. Er zijn veel verschillende lichtmeters op de markt, van telefoon apps tot apparaten die vele duizenden euro’s kosten. Het grootste deel van de lichtmeters zijn niet geschikt voor het meten van PAR licht. Het is dus belangrijk om wat kennis te hebben over de werking van lichtmeters voordat je deze gebruikt. Om je zo goed mogelijk op weg te helpen in de wereld van het planten licht hebben we het artikel “Licht en planten: Bepalen of een plant voldoende licht krijgt met een lichtmeter” geschreven. Hier vindt je informatie over de verschillende lichtmeters die je zou kunnen gebruiken of zelf kunt bouwen om PAR licht te meten en hoe je deze lichtmeters het beste kunt gebruiken.

Help dit artikel te verbeteren!

Licht is een moeilijk concept. We hebben ons best gedaan om alles zo goed mogelijk uit te leggen, maar de kans is groot dat na het lezen van dit artikel nog vragen en onduidelijk heden hebt. Wil je graag dat we iets beter uitleggen? Stuur dan een berichtje naar info@foodplanting.com. Ook als je ergens een fout hebt gezien, dan kun je ons dit natuurlijk altijd laten weten!

Bronnen en verder lezen