אור אדום-רחוק והפיטוכרום

קרינת השמש היא אנרגיה אשר מתבטאת בגלים אלקטרומגנטים. צמחים פיתחו סידרת פיגמנטים המאפשרים להם להשתמש בקרינה האלקטרומגנטית הזו. הפיגמנטים הידועים ביותר הם כלורופיל A וכלורופיל B אשר קיימים בעלי הצמח. הכלורופיל בולע אורכי גל מסוימים בתהליך הנקרא פוטוסינתזה.
ישנם עוד סוגי קולטני-אור אשר תפקידם לסייע לצמח לחוש את התנאים הסביבתיים ולהתפתח בהתאם להם, הקריפטוכרום והפוטוטרופינים רגישים לספקטרום אור הכחול. קריפטוכרומים מווסתים פוטופיריודיזם, התארכות, נביטה ומשפיעים על השעון הביולוגי של הצמח. הפוטוטרופינים אחראים לפוטו-טרופיזם (התכווננות הצמח לכיוון האור), משפיעים על פתיחת הפיוניות ולתנועת כלורופלסטים בעלה.

התמונה נלקחה מ: agi32.com

הפיטוכרום 
הפיטוכרום הוא חלבון אשר מתפקד כפיגמנט קולט אור בטווח האור האדום והאדום רחוק. האור האדום-רחוק הם אורכי הגל בסוף הספקטרום הנראה לעין (700-800 ננומטרים) אחרי האור האדום ולפני האור האינפרה-אדום. הפיטוכרום מופיע בעלים אך גם בזרעים, גבעולים ובשורשים של הצמח ומופיע בשתי צורות מולקולריות:
  • Pr פיטכרום אדום אשר חסר פעילות ביולוגית 
  • Pfr פיטרכרום אדום-רחוק אשר הינו הצורה הפעילה של החלבון.
Pr קולט אנרגית אור אדום (שיא הקליטה שלו ב 660 ננומטר) ומיד הופך ל- Pfr. Pfr בולע אנרגיה בטווח האדום רחוק (שיא הבליעה ב- 730 ננומטרים) ומיד הופך ל- Pr. במהלך הלילה (החושך) מספר הפיטוכרומים Pr ו- Pfr מתאזן. המעבר מצורה אחת של החלבון לצורתו השנייה הוא מיידי וקורה במהירות של אלפיות השניה…
התכונות הייחודיות של הפיטוכרום (היחס בין אור אדום לאדום-רחוק) מאפשרות לצמח לקבל אינפורמציה כמו מה אורך משך היום והלילה (פוטופיריוד) ומהן עונות השנה. מידע זה קריטי לצמח עבור נביטה ופריחה. פיטורכרום הקיים בזרעים במיני צמחים מסוימים מאפשר להם להבין מה מרחקם מפני הקרקע. אם הזרע קבור עמוק מידי באדמה, התנאים אינם מתאימים לנביטה והפיטוכרום ישאר בצורתו הלא פעילה וימנע את הנביטה. חשיפת זרעים לאור אדום-רחוק אם כך, מונעת את נביטתם. מצד שני, אם הזרע יחסית קרוב לפני הקרקע, אור אדום יהפוך את הפיטוכרום לצורתו הפעילה והנביטה תתחיל.


תמונה נלקחה מ: sleepless-days.blogspot.co.il




















צמח יום קצר (למעט זנים ״אוטומטיים״), בחוץ, פריחתו תחל כאשר משך הלילה עולה מעל 10 שעות חושך אם סטיות מסוימות בין הזנים השונים. בגידול פנים, שימוש באור מלאכותי מחייב 12 שעות חשכה כדי לעורר פריחה. ההבדל הזה של שעתיים נוספות של חשיכה בין פריחה בגידול פנים מול גידול חוץ נובע מפעילות הפיטוכרום והשפעת האור האדום-רחוק עליו.
במהלך היום, קרינת השמש פולטת יותר אור אדום מאשר אדום-רחוק. לכן הפיטכרום נמצא במצב הפעיל שלו (Pfr) שמתעדף צמיחה ותהליכים מטבוליים התואמים ליום ולפוטוסינתזה. ולמרות זאת, אזורים פנימיים יותר של הצמח שאור לא מצליח להגיע אליהם והם בצל מקבלים כמות גדולה של אדום-רחוק והיחס בין אור אדום ואדום-רחוק די שווה. במצב זה הפיטכרום יעבור לצורתו הלא פעילה (Pr) וזה גורר סדרת תהליכים הורמונליים שיובילו את הגבעול להתארך במטרה להיחשף ליותר קרינה ישירה. התארכות זאת היא תוצר לוואי חשוב בנוכחות מקור אור אדום-רחוק והיא חיסרון בגידול פנים Indoor ויש להימנע ממנו.


בזריחה ובשקיעה, יש עליה בכמות האור האדום-רחוק והשפעה על הפיטוכרום למעבר למצב בלתי פעיל. בגידולי Indoor, בתחילת שעות החושך אין עליה בכמות האור האדום-רחוק ולכן תוספת של עוד שעתיים נדרשת על מנת להשלים את תהליך ההמרה של הפיטוכרום ורק לאחר השעתיים הללו, הלילה באמת התחיל עבור הצמח. הבנת התהליך הזה מאפשרת לנו, בעזרת הוספה של אור אדום-רחוק, לעשות לצמח סימולציה כאילו שהוא גדל בתנאי חוץ ולהרוויח מהתמורות הנלוות לזה. בתנאי חוץ (Outdoor), בתקופות מסוימות בשנה ישנה עליה קלה בכמות האור האדום-רחוק כתוצאה מזווית השמש ביחס לכדור הארץ כמו לדוגמה בסתיו. נתגלה שאור אדום-רחוק נבלע ונקלט יותר בעלים בוגרים מאשר בעלים צעירים ונמצא קשר בין קליטה גבוהה יותר של אור אדום-רחוק ולהאצה בהבשלת הפרחים וייצור מוגבר של טרפנים (השמנים הארומטיים של הצמח).
האור האדום רחוק (730 ננומטר) לבדו אינו מראה פעילות פוטוסינתזה משמעותית, אך אם נשלב אותו יחד עם אור אדום (660-680 ננומטר), יקרה אפקט הנקרא אפקט אמרסון: הפעילות הפוטוסינתטית בשילוב שני אורכי הגל השונים גדולה יותר מסכום הפעילות הפוטוסינתטית של גלי האור הללו בנפרד.


השימוש באור אדום-רחוק בגידולי Indoor, התכונות של אור אדום-רחוק ומערכת היחסים עם הפיטוכרום ידועים כבר מזה עשורים, אך השימוש בקרינה מסוג זה בחללים סגורים היה מוגבל עד לשנים האחרונות, בהיעדר מקורות אור מתאימים (טכנולוגיה). בשביל שימוש נכון, אנו צריכים מקור אור אדום-רחוק שיכול לפלוט אך ורק קרינה עם אורך גל ספציפי ולא יפריע וייתן לצמח מסרים מבלבלים. נורות לחץ פולטות כמות מכובדת של אור אדום-רחוק אך הן גם פולטות אור אדום ואינפרה-אדום. למרבה המזל, בזכות טכנולוגית הלד אנו יכולים להקרין אורכי גל ספציפיים.
סוגים שונים של לד נמצאים כרגע בשימוש בגידולי פנים. כשהתחילו, נוסו ספקטרומים שונים של אור בניסיון לכסות ספקטרומים שונים שהצמח קולט. כעת ישנה נטייה לשימוש בטכנולוגית COB אשר חסכונית ומספקת ערכי PAR טובים כמו מנורת ה HPS ויותר, אך לטכנולוגיה זאת אין את היכולת לשלוט בכמות האור האדום-רחוק ללא תלות בשאר גלי האור ולכן אין להם יכולת להשפיע בצורה מדויקת על הפיטוכרום. הטכנולוגיה האפקטיבית היחידה להשיג הארה של אדום-רחוק בצורה עצמאית היא שימוש בלדים עם אורכי גל ספציפיים של 720-740 ננומטר. כיום ניתן להשיג מנורות אדום-רחוק באינטרנט ויש מבחר מחירים ודגמים. לדים של 1, 3, ו- 5 ואט אשר מקרינים אור אדום-רחוק בלבד לשימוש בגידול indoor. ניתן לפזר אותם היטב בחלל לפרישה אחידה של האור או להשתמש במקור אור יחיד וחזק היושב רחוק מהצמחייה. כמות האור האדום הרחוק הנדרשת היא קטנה מאוד, 10 ואט כנראה שיספיקו לכמה מטרים רבועים, תלוי בפיזור האור של המנורה.


קיצור משך תקופת הפריחה ועלייה בייצור פרחים

כדי להשיג זאת זה לא מספיק להקרין אור אדום-רחוק אלא גם לשנות את הפוטופיריוד (משך זמני ההארה והחושך) במהלך תקופת הפריחה. לפני שנדון בטכניקות בהם משתמשים חשוב לציין את ההשפעות השליליות של שימוש של אור אדום-רחוק וכיצד להימנע מהן - התארכות הגבעולים. אין להפעיל מנורת אור אדום-רחוק במהלך השלב הוגטטיבי (שלב הצמיחה) של הצמח וכמו כן, הארה באדום-רחוק בשלושת השבועות הראשונים של הפריחה, הנקראים גם תקופת ההתארכות (Stretching Period) יכולה לעשות בעיות התארכות קשות. בגנטיקות מסוימות, חשיפת יתר של הצמחים לאור אדום-רחוק תגרום להתארכות מופרזת ולא רצויה של השערות הלבנות (FoxTails).
האור האדום-רחוק הוא בן-ברית עוצמתי עבורנו המגדלים ושימוש נכון יביא לסיפוק גדול אך הוא גם יכול להיות כחרב פיפיות. כאשר התזמון אינו טוב או כאשר העוצמה גבוהה מידי או החשיפה גבוהה מידי ניתן להרוס את הגידול בקלות. על-כן, מומלץ לעבוד עם זנים מוכרים שהתנהגותם צפויה לנו. 
  • השימוש העיקרי באדום-רחוק הוא להפחית שעתיים של חשכה כל יום, כך שהצמח יהיה בחושך רק 10 שעות ביממה ולדמות את התנאים בחוץ. אם נאיר אור אדום-רחוק במשך 5-10 דקות לפני החשיכה, כתוצאה ישירה נוכל להוסיף עוד שעתיים למשך שעות ההארה, ויחד איתן עוד פוטוסינתזה ועוד פרי. התוצאה תהיה עבור הצמח כאילו מחזור פוטופיריודי של 14/12.
  • אם מטרתנו היא פשוט לנסות לקצר את משך תקופת הפריחה, ניתן להשתמש באור אדום-רחוק באותו האופן מבלי לשנות את זמני ההארה ולהשאירם ב- 12/12, הצמח ירגיש שהוא בפוטופיריוד של משהו כמו 12 שעות אור ו- 14 שעות חושך. זה יגרום להאצה של הפריחה וניתן לקצר את כל תקופת הפריחה בכשבוע או יותר. החיסרון הוא ירידה בכמות היבול - לצמח היה פחות שבוע שלם לעשות פוטוסינתזה ולכן ייצר פחות תפרחות.
  • פתרון ביניים בין שתי הגישות יהיה לסגל משטר הארה של 13/11 עם הארה של אדום-רחוק ונוכל להשיג משהו שווה ערך ל- 13/13 שעות אור וחושך דבר המשפר קצת את היבול ומקצר את תקופת הפריחה בכמה ימים.


כאשר המנגנון של הפיטוכרום והקשר שלו לפוטופריודיזם ברורים, ניתן לחקור את השימוש בהם בדרכים שונות. שיטה בעלת שיעור הצלחה גבוה יחסית היא לעבוד על פי זמנים של 12/12 ללא הוספה של אדום רחוק במשך שלושת השבועות הראשונים לפריחה. אחר-כך, שימוש באדום-רחוק במשך שלושת השבועות העוקבים על בסיס של 13.5/10.5 (10.5 שעות חושך) ובשבועיים האחרונים לשוב ל- 12/12 עם אור אדום-רחוק.
ישנם מגדלים אשר מעוניינים לקצר את משך תקופת הפריחה ולכן מעוניינים להאיר אדום רחוק במשך כל תקופת הפריחה. הם יאירו אור אדום-רחוק לכמה דקות בסוף היום. כדי להקטין את אפקט ההתארכות של הגבעולים ב- 3 השבועות הראשונים הם יצמצמו את ה״נזק״ שהאדום-רחוק עשה בכך שיאירו באור כחול נקי (רק כחול) לכמה דקות מיד לאחר ההארה של האור אדום-רחוק.