Wenn du dich mit LED-Pflanzenbeleuchtung beschäftigst, stolperst du früher oder später über die Abkürzung PAR – photosynthetisch aktive Strahlung. Wir liefern dir in unserem Artikel zu diesem Thema alle Infos über PAR als Einheit, die PAR-Strahlung und was PAR mit der Photosynthese zu tun hat.
Inhaltsübersicht
Die Abkürzung PAR kommt von der englischen Bezeichnung photosynthetically active radiation und bezeichnet einen bestimmten Bereich der elektromagnetischen Strahlung innerhalb des Lichtspektrums. Wie der Name schon sagt, ist das jener Bereich, der bei Pflanzen die Photosynthese ermöglicht.
Diese Strahlung liegt zu einem Großteil auch in dem für Menschen sichtbaren Bereich. Um genau zu sein betrifft das die Strahlung mit Wellenlängen von 380 nm bis 780 nm. Höher- und niederfrequente Strahlung kann eine Pflanze wenig bis gar nicht verwerten.
Das Spektrum des Lichts, das sogenannte phototrophe Organismen zur Photosynthese nutzen, erstreckt sich also über Wellenlängen von 380 nm bis 780 nm. Soweit waren wir bereits. Darüber und darunter befinden sich noch die Bereiche der ultravioletten und der infraroten Strahlung, deren Einfluss auf das Wachstum der Pflanze noch nicht ganz geklärt sind.
Innerhalb des Spektrums sind zudem Absorptionsspitzen zu erkennen, und zwar in den rötlichen und bläulichen Wellenlängenbereichen des Lichts. Wellenlängen im grün erscheinenden Bereich werden zu einem größeren Teil reflektiert, weshalb die Blätter auch grün erscheinen.
Der Vorteil an der Messung der PAR-Strahlung ist, dass diese sogenannte „Grünlücke“ berücksichtigt wird. An den Messergebnissen kann man genau ablesen, wie viel von der eintreffenden Strahlung zur photosynthetisch aktiven Strahlung gehört, also für das Wachstum der Pflanze von Nutzen ist.
In den Blättern der Pflanze sitzen Farbstoffe, vor allem Chlorophylle, Phycobiline und Carotinoide. Sie helfen der Pflanze dabei, eine bestimmte Lichteinstrahlung zu absorbieren. Diese elektromagnetische Energie kann die Pflanze nun mithilfe von Elektronen in chemische Energie umwandeln. Soweit die Etappe der sogenannten Lichtreaktion.
Die so gewonnene chemische Energie sorgt nun dafür, dass energiereiche organische Verbindungen hergestellt werden können. Die Pflanze verwendet diese Verbindungen anschließend zum einen Teil direkt im Baustoffwechsel, zum anderen Teil wiederum im Energiestoffwechsel.
Essenziell ist hier also, dass die Lichtstrahlung so zusammengesetzt ist, dass sie zu den speziellen Farbstoffen der Blätter und dem Bedarf der Pflanze passt. Die photosynthetisch aktive Strahlung beinhaltet also jene Wellen, die vom Chlorophyll etc. absorbiert werden können.
Um unterschiedliche Werte rund um die PAR ausmessen zu können, brauchst du ein spezielles Messgerät. Solche Sensoren spucken beispielsweise die Bestrahlungsstärke (Watt/m2s im entsprechenden Wellenlängenbereich) oder die Anzahl bzw. Dichte der photosynthetisch aktiven Photonen (angegeben in μmol/m2s).
Eher als die Bestrahlungsstärke interessiert uns noch die Photonenflussdichte – abgekürzt auch PPFD. Sie ist besonders in Bezug auf die Pflanzenbeleuchtung aussagekräftiger, da sie nur die brauchbaren Photonen und nicht die gesamte Energie in Betracht zieht.
Bei der Photonenflussdichte zählt man die Anzahl der Photonen, die pro Sekunde auf einen Quadratmeter treffen. Die Anzahl wird dann in Mikromol pro Quadratmeter und Sekunde angegeben, etwa so: μmol/m2s. Ein Mikromol sind übrigens 6,022*1023 Photonen. Mithilfe eines Messgeräts kann man auf einen Quadratmeter unterschiedliche Intensitäten ausmessen, was bei einer LED-Pflanzenlampe als Ergebnis in etwa so aussehen kann:
Setzen wir das Ganze mal in Relation. Direkte Sonneneinstrahlung liegt bei etwa 2.000 μmol/m2s. Viele Pflanzen bekommen in freier Wildbahn aber nur einen Bruchteil davon ab und benötigen daher auch gar nicht so viel. Bei vielen Pflanzen im Blütestadium reicht eine PPFD von etwa 800-1.000 μmol/m2s, um die Blüten optimal beim Wachstum zu unterstützen.
Keith J. McCree ist sozusagen der Pionier in der Forschung über photosynthetisch aktive Strahlung. Er zeigte in den 70er-Jahren auf, dass die Anzahl der Photonen aussagekräftiger für die Photosyntheseeffizienz einer Lichteinwirkung sind, als die Lichtwerte, die wir sonst für die Beschreibung von Licht verwenden. Lumen, Lux und Co. hatten damit für die Pflanzenbeleuchtung ausgedient, da sich diese nur auf die Photometrie, also die Lichtwahrnehmung des Menschen, beziehen.
McCree hat damals die Wirkungsspektren einiger exemplarischer Nutzpflanzen ausgemessen und erstellte damit die sogenannte McCree-Kurve. Diese Bezeichnung verwendet man mittlerweile sogar für diese Form der Darstellung an sich. Die X-Achse führt die Wellenlängen an, während die Y-Achse die Anzahl der Photonen auf der jeweiligen Wellenlänge anzeigt.
Lux und Lumen sind photometrische Einheiten. Das bedeutet, dass sie nur Auskunft darüber geben, wie hell das Licht in unserer Wahrnehmung erscheint. Nun taucht allerdings das Problem auf, dass die Strahlung in den gelb erscheinenden Wellenlängen heller erscheint als die Strahlung auf anderen Frequenzen. Eine Menge an Photonen, die sich in „blauen“ Frequenzen bewegen, erzielt also schlechtere Lumenwerte, als dieselbe Menge an Photonen auf „gelben“ Frequenzen.
Für das Pflanzenwachstum sind erstere mit dem niedrigeren Lumenwert aber womöglich sogar wirksamer als das „hellere“, gelblastige Licht. Wenn du also genaue Auskunft über die Wirksamkeit einer bestimmten Lichtquelle haben möchtest, solltest Du nicht nur den Angaben zu Lumen und Lux trauen.
Photosynthetisch aktive Strahlung (PAR) spielt somit eine große Rolle für die Photosynthese und die Aufrechterhaltung der Wachstumsprozesse. Es lässt sich zwar messen, wie viel PAR bei den Pflanzen ankommt, allerdings wird als Messwert die photosynthetische Photonenflussdichte (PFFD) verwendet.
