Инженерия освещения для растениеводства — решение будущих проблем?
В новой статье в Energy and Environmental Science учёные предлагают использовать специальные люминесцентные материалы для модификации света, доступного растениям. Это может стать следующим большим скачком в «зелёной революции», начавшейся в 1960-х годах.
Неэффективность фотосинтеза как возможность
Растения преобразуют менее 10% падающего на листья света в химическую энергию (сахара, белки, жиры) в процессе фотосинтеза. Эта неэффективность делает световое воздействие перспективной мишенью для инженерных решений глобальных проблем — голода и изменения климата.
Потенциал воздействия
Наземные организмы поглощают около 120 гигатонн углерода в год, а океаны — ещё 90 гигатонн. Увеличение эффективности поглощения и утилизации CO2 наземными растениями всего на 3,3% окажет значительное влияние на производство пищи и поможет в борьбе с изменением климата.
«Фитофотонный» подход
Идея заключается во внедрении люминесцентного соединения в матрицу материала, который размещается над растениями или на почве. Эта система может:
- Перераспределять доступный солнечный свет во времени, компенсируя временную тень от ветра или облаков.
- Позволять свету проникать глубже в растительный полог.
- Уменьшать повреждения растений от избыточного света.
- В перспективе — увеличивать продолжительность светового дня для растений.
Важная роль зелёного света
Недавние исследования изменили понимание роли зелёного света. Хотя на уровне одного листа предпочтительно поглощаются красный или синий свет, в лесу или у многослойных растений зелёный свет играет ключевую роль, так как проникает глубже и активирует фотосинтез в нижних листьях. Это открывает возможность для разработки материалов, излучающих зелёный свет, для использования в теплицах и полях.
Вывод
Для решения задач грядущих десятилетий необходим скачок в повышении продуктивности растений. Одновременное развитие нескольких подходов, включая увеличение доступности света для важных культур, является критически важным.