Ein Abschnitt über Licht für Pflanzen hat auf meiner Webseite lange gefehlt, weil mein Fokus eindeutig bei den Tieren liegt. Sichtbares Licht im Terrarium dient aber nicht nur den Tieren sondern auch dem Pflanzenwachstum, was wiederum den Tieren zu Gute kommt.

Aber es gibt noch einen weiteren Aspekt: Wenn Pflanzen aus dem natürlichen Mikrohabitat der Tiere im Terrarium nicht wachsen, weil es zu dunkel ist, ist es mit großer Wahrscheinlichkeit auch für die Tiere im Terrarium zu dunkel. Somit können Pflanzen auch ein Marker für korrekte Umweltbedingungen im Terrarium sein.

Als Faustformel benötigen viele Pflanzen um die 500 bis 15'000 lx Helligkeit um zu wachsen, wohingegen es in der direkten Sonne draußen im Sommer auch bis zu 150'000 lx hell sein kann.

Pflanzen nutzen den grünen Farbstoff Chlorophyll in ihren Blättern um CO2 aus der Luft mit Hilfe der Energie im Sonnenlicht in Zucker umzuwandeln. Dazu ist sichtbares Licht nötig.

Da die Berechnung von Lux und Lumen auf das menschliche Auge angepasst ist, hat sich in diesem Kontext die Größe PAR (photosynthetically active radiation) bzw. PPFD (Photosynthetic Photon Flux Density) durchgesetzt. Für Lumen/Lux ist ein Watt grünes Licht wichtiger als ein Watt rotes oder ein Watt blaues Licht. Bei PAR/PPFD werden dagegen alle Photonen(!) zwischen 400 nm und 700 nm gleich gewichtet. Dadurch ist ein Watt rotes Licht letztlich wichtiger als ein Watt grünes und das wiederum wichtiger als ein Watt blaues Licht.

Noch genauer lässt sich die Photosynthese aus der Absorption oder Photosysnthese-Effizienz des Chlorophyll bestimmen. Pflanzenblätter sind überwiegend grün, weil Pflanzen grünes Licht nicht nutzen können und daher zurück streuen. Die Absorptionskurven der Chlorophylle liegen im blauen und roten Spektralbereich. Je nach konkreter Einbettung dieser Moleküle in die Proteinumgebung in den Blättern weichen diese Spektren ab.

Absorptionsspektren von Chlorophyll a, Chlorophyll b und β-Caroten [1478]

Robert Miehle-Huang (https://www.hereinspaziert.de/sehlicht_2009/vorwort.htm) hat ab 2009 die Aquaristik aufgewirbelt als er die tatsächliche Absorption durch Chlorophyll für typische Aquaristisch genutzte Pflanzen berechnet hat und mit den Lumen/Watt verglichen hat. Für den größten Teil der “normalen weißen” Lampen liegt die Photosyntheseleistung pro Lumen bei ungefähr 2 syn/lm und die Variation von Lampenspektrum zu Lampenspektrum ähnlich groß wie die Variation zwischen den drei verglichenen Berechungsmethoden (DIN, Tazawa). Auch weil Luxmeter günstiger sind halte ich eine Lumen bzw. Lux-Bewertung bei weißen Lampen für völlig ausreichend.

Teilweise werden für die energiesparende Nutzpflanzenzucht Lampen verwendet, die nur rotes und blaues Licht abstrahlen. Das grüne Licht - das Pflanzen sowieso nicht nutzen können - sparen die Lampen aus. Hier kann man sich nicht mehr auf Lux oder Lumen verlassen. Für die Tierhaltung halten ich diese Lampen aber sowieso für ungeeignet. Zudem gibt es auch Hinweise, dass weißes Licht bzw. der Grünanteil im Spektrum Vorteile für Pflanzen bringt (Smith, McAusland, & Murchie 2017), (Park & Runkle 2018).

Fotorzeptoren für spezielle Wellenlängen steuern weitere Vorgänge in Pflanzen (Aphalo 2006), (https://www-archiv.fdm.uni-hamburg.de/b-online/d00/inhalt.htm).

• Phototropismus: Pflanzen wachsen typischerweise auf eine Lichtquelle zu.
• Photomorphogenese: Das Licht steuert auch die Wuchsform der Pflanzen. So strecken sich Pflanzen bei Lichtmangel mehr und bleiben bei hoher (UV-)Lichtintensität kompakter.
• Pflanzen sind in der Lage die Länge der dunklen Nacht zu messen und darauf z.B. mit einer Blüte zu reagieren.

Das Protein Phytochrom-Red (P_R)wird in der Pflanze gebildet und wird durch Bestrahlung mit 660 nm in Phytochrom-FarRed (P_FR) umgewandelt, durch Absorption von Licht mit 730 nm wieder zurück gewandelt. Durch die Änderung dieses Proteins wird eine Kaskade in Gang gesetzt, die dann letztlich eine Bewegung der Pflanze steuert.

Die Cryptochrome sind Proteine, die auf blaues oder UVA Licht reagieren, es gibt hier zahlreiche Familien.

(Smith 1982)

[1479]
[1487] Smith, H. L., McAusland, L., & Murchie, E. H. (2017). Don’t ignore the green light: Exploring diverse roles in plant processes. Journal of Experimental Botany, 68(9), 2099–2110.
[1488] Park, Y., & Runkle, E. S. (2018). Spectral effects of light-emitting diodes on plant growth, visual color quality, and photosynthetic photon efficacy: White versus blue plus red radiation. PLos ONE, 13(8), 1–14.
[450] Aphalo, P. J. (2006). Light signals and the growth and development of plants — a gentle introduction. Unpublished manuscript.
[1480]
[70] Smith, H. (1982). Light quality, photoperception, and plant strategy. Annual Review of Plant Physiology, 33, 481–518.