O que é o Efeito Emerson e como influencia as plantas? 

O Efeito Emerson é um fenómeno fotobiológico descoberto nos anos 50 pelo cientista Robert Emerson. Este efeito demonstra que a eficiência da fotossíntese nas plantas pode aumentar significativamente quando são expostas simultaneamente a duas diferentes longitudes de onda de luz. Para saber mais sobre o que é o efeito Emerson e como ele pode influenciar as plantas, aqui contamos tudo o que precisarás saber.

O que é o efeito Emerson?

Fala-se deste efeito para explicar a influência que diferentes comprimentos de onda de luz têm na eficiência da fotossíntese nas plantas. Especificamente, observa-se o aumento na taxa de fotossíntese quando os cloroplastos são expostos simultaneamente a luzes com comprimentos de onda de 680 nm e mais de 680 nm, correspondentes ao espectro vermelho profundo e ao espectro vermelho distante, respectivamente.

Tipos de espectros de luz que afetam o cultivo de cannabis

Existem diferentes espectros de luz que podem afetar o cultivo de cannabis de formas diferentes:

• Infravermelhos (800 nm – 1 mm): são comuns em sistemas de iluminação antigos, como os de sódio de alta pressão (HPS) ou de halogeneto metálico (MH). Contudo a sua eficiência é menor em comparação com tecnologias como LEC e LED. Embora o infravermelho não forneça energia utilizável para as plantas de cannabis e apenas gere calor, este pode beneficiar alguns processos metabólicos.
• O espectro de luz vermelha distante (700 – 800 nm): não participa diretamente da fotossíntese, mas melhora a estrutura da planta, evitando o alongamento excessivo de caules e folhas, sendo útil para controlar o espigamento.
• O vermelho próximo (600 – 700 nm): é vital para a produção de biomassa, com destaque para os diodos de 660 nm por sua eficiência.
• A luz verde/amarela (500 – 600 nm) é benéfica para a fotossíntese sem alterar o ciclo vegetativo, conhecida pela sua capacidade de penetração nas camadas inferiores da planta, apesar das suas limitações.
• A luz azul (400 – 500 nm) favorece plantas compactas e robustas, mas pode influenciar negativamente o ritmo circadiano humano.
• A luz ultravioleta (400 – 10 nm) tem um papel menor na fotossíntese, mas contribui para a produção de resina e o controlo de pragas, com efeitos variáveis de acordo com a espécie.

História e descoberta

O fenómeno foi descoberto pelo cientista americano Robert Emerson na década de 1950. Através das suas experiências, Emerson demonstrou que as plantas expostas a ambas as longitudes de onda regularmente realizavam a fotossíntese a uma taxa muito maior do que a soma dos efeitos separados, estabelecendo uma base fundamental nas ciências botânicas e agronómicas.

Tradicionalmente, considerava-se que apenas o comprimento de onda de aproximadamente 680 nm era ótimo para a ativação do fotossistema II, um componente crucial no processo fotossintético.

Quais são os benefícios do efeito Emerson?

No entanto, o Efeito Emerson revelou que ao adicionar luz com comprimento de onda de cerca de 700 nm, em conjunto com a de 680 nm, ocorre um aumento na taxa de fotossíntese. Isso ocorre devido à ativação simultânea de dois fotossistemas separados que afetam o mesmo:

• PSI: com um espectro entre 700 e 730 nm (vermelho distante)
• PSII: entre 650-680 nm (vermelho)

Estes são impulsos nos quais a energia luminosa é convertida em energia química, para ser 

utilizada nos processos internos da planta, favorecendo a fotossíntese. Isso facilita uma rota adicional para o transporte de elétrons e melhora a utilização geral da energia luminosa.

Como isso afeta o cultivo?

Este conhecimento teve importantes aplicações na agricultura, especialmente no desenvolvimento de métodos de iluminação artificial mais eficientes para otimizar o crescimento das plantas e a produção agrícola.

Este efeito nas plantas traduz-se em:

• Uma melhoria tanto no crescimento quanto no rendimento.
• Ao entender melhor como as plantas utilizam a luz para a fotossíntese, os cultivadores podem ajustar os espectros luminosos para potencializar a capacidade fotossintética das plantas, favorecendo assim uma maior produção de biomassa e uma aceleração nos ciclos de cultivo.

Como este efeito afeta a fotossíntese?

Antes de prosseguir, é necessário conhecer a fisiologia vegetal, os processos vitais e a adaptação das plantas ao ambiente, tanto como a forma como o efeito Emerson pode afetá-las.

Fotossíntese e fluxo de energia

A fotossíntese é o mecanismo pelo qual as plantas convertem a luz solar em energia química. A luz, particularmente em comprimentos de onda específicos, é crucial para ativar os pigmentos fotossintéticos. Os cloroplastos absorvem esta energia luminosa, que é transformada em energia química para sintetizar hidratos de carbono.

O que o efeito Emerson faz é estimular ao máximo a fotossíntese quando as plantas são expostas à luz de onda curta (680 nm) e onda longa (mais de 700 nm) ao mesmo tempo, podendo melhorar as tecnologias de iluminação artificial para a agricultura.

Aplicações em cultivos e horticultura

Na horticultura e no cultivo de plantas, a aplicação prática do Efeito Emerson pode influenciar o ciclo de cultivo e melhorar os rendimentos. Agricultores e horticultores utilizam esta informação para afinar os sistemas de iluminação LED que suportam uma fotossíntese mais eficiente, fazendo com que as plantas cresçam mais saudáveis e vigorosas. Além disso, impacta positivamente na produção de cultivos fora de época e no uso de recursos mais sustentáveis.

Estudos recentes

Estudos recentes têm lançado luz sobre os mecanismos detalhados do Efeito Emerson e as suas possíveis aplicações práticas na agricultura moderna e na biotecnologia.

Avanços na bioquímica vegetal

Estudos recentes em bioquímica vegetal têm permitido decifrar com maior clareza como as plantas utilizam diferentes comprimentos de onda da luz para otimizar a fotossíntese. Este conhecimento é crucial para o desenvolvimento de técnicas avançadas de cultivo, que podem simular de forma mais eficiente os espectros de luz que beneficiam as plantas. 

Efeito Emerson e biotecnologia

A biotecnologia beneficia-se diretamente das pesquisas sobre o Efeito Emerson, introduzindo inovações na engenharia genética de plantas. Foram desenvolvidas variedades que mostram uma resposta aprimorada à luz vermelha profunda, o que se traduz numa eficiência fotossintética aumentada e potencialmente melhores rendimentos de cultivos.

A compreensão do Efeito Emerson pode melhorar os cultivos e está a impulsionar melhorias no design de sistemas de iluminação LED para a agricultura de precisão, centrados em espectros de luz específicos que ativam a fotossíntese de maneira mais eficaz.