ตรวจสุขภาพพืชด้วยการถ่ายภาพการสังเคราะห์แสง ตอนที่ 1

การสังเคราะห์แสงของพืช

พืชอาศัยสิ่งที่เรียกว่า รงควัตถุ (pigment) [2][3] ซึี่งมีอยู่มากที่ใบของพืชจับเอาพลังงานจากแสงไว้ (ตามความเข้าใจทั่วไปมักหมายถึงแสงอาทิตย์) เพื่อใช้เป็นแหล่งพลังงานในการสร้างอาหาร เรียกว่ากระบวนการนี้ว่า การสังเคราะห์แสง (photosynthesis) [1] แสงอาทิตย์เป็นพลังงานที่อยู่ในรูปของแสงประกอบด้วยแสงที่ตามนุษย์มองเห็นได้ (visible light) [4] [5] และแสงที่ตามนุษย์ไม่สามารถมองเห็นได้ (invisible light) เมื่อนำเอาปริซึมไปวางขวาทางแสง visible light จะพบว่าแสงมีการแยกตัวออกเป็นแถบสีต่าง ๆ กัน (spectrum)  ดังภาพ
"Light dispersion conceptual waves". Licensed under Public Domain via Commons - https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Light_dispersion_conceptual_waves.gif#/media/File:Light_dispersion_conceptual_waves.gif
ในการสังเคราะห์แสงของพืชไม่ได้นำเอาพลังงานจากแสงทั้งหมดไปใช้งาน แต่เลือกเอาไปเฉพาะแสงในช่วงแสงสีแดงและสีน้ำเงิน ช่วงแสงสีเขียว-เหลืองจะถูกสะท้อนออกมา ซึ่งทำให้พืชถูกมองเห็นเป็นช่วงของสีเขียวและเหลืองมากกว่าสีอื่น
Chlorophyll ab spectra-en
นักวิทยาศาสตร์ค้นพบอีกว่าพืชได้สะท้อนแสง invisible light ในช่วงที่เรียกว่า Near Infrared (NIR)  [8][9] ออกมาเกือบทั้งหมด [6][7]  ซึ่งแสงในช่วงดังกล่าวจะเปลี่ยนเป็นความร้อนและจะเป็นอันตรายต่อสิ่งมีชีิวิต  นี่เป็นเหตุผลหนึ่งที่ทำให้พืชสามารถมีชีิวิตอยู่ภายใต้แสงอาทิตย์ที่ร้อนมากในเวลากลางวันได้ในขณะที่มนุษย์หรือสัตว์อื่นต้องหลบหาที่กำบัง ปริมาณแสง NIR ที่สะท้อนออกมานี้มีความสัมพันธ์กับปริมาณการสังเคราะห์แสงของพืช
ปริมาณการ สังเคราะห์แสง แสงสีแดง และน้ำเงิน NIR
พืชสุขภาพดี มาก สะท้อนน้อย สะท้อนมาก
พืชสุขภาพไม่ดี น้อย สะท้อนมาก สะท้อนน้อย
"Par action spectrum" by John Whitmarsh and Govindjee. - http://www.life.uiuc.edu/govindjee/paper/gov.html, from "Concepts in Photobiology: Photosynthesis and Photomorphogenesis", Edited by GS Singhal, G Renger, SK Sopory, K-D Irrgang and Govindjee, Narosa Publishers/New Delhi; and Kluwer Academic/Dordrecht, pp. 11-51. From unpublished data.. Licensed under CC BY-SA 2.0 via Commons - https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Par_action_spectrum.gif#/media/File:Par_action_spectrum.gif
นักวิทยาศาสตร์จาก NASA ได้ใช้ความรู้นี้ในการสำรวจปริมาณพืชพรรณบนผิวโลกโดยการติดตั้งอุปกรณ์ตรวจจับการสะท้อนแสงดาวเทียม

สิ่งที่เราทราบคือ

1. พืชใช้พลังงานจากแสงมาใช้ในการสังเคราะห์แสง 2. ช่วงแสงที่พืชนำไปใช้ในการสังเคราะห์แสงคือช่วงแสงสีแดงและน้ำเงิน 3. พืชที่มีการสังเคราะห์แสงสูงจะมีการสะท้อนแสงในช่วง NIR ออกมามากกว่าพืชที่มีการสังเคราะห์แสงต่ำ 4. เราสามารถนำหลักการการสะท้อนแสงและการดูดซับแสงในช่วงดังกล่าวมาเป็นเครื่องมือบอกถึงสุขภาพของพืชได้

ความคิดเห็น

แสดงความคิดเห็น