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UV Lampe für Pflanzen - LED-Pflanzenlampe für Fotosynthese (im Winter, fürs Überwintern etc.)

07.02.2022 | Autor: Martin Witterstein

UV-Strahlung und der Einfluss auf das Pflanzenwachstum

Das Sonnenlicht setzt sich aus elektromagnetischen Wellen zusammen. Dabei ist es von großer Bedeutung, dass nicht alle Bereiche des Lichts für den Menschen sichtbar sind. Dennoch können auch die unsichtbaren Anteile des Sonnenlichts Einfluss auf uns und unsere Umwelt nehmen.

Das sichtbare Spektrum, das sich anhand eines Regenbogens am besten vorstellen lässt, deckt den Wellenlängenbereich von 400 nm bis 700 nm ab. Dabei rangieren die Farben von einem tiefen Violett über Blau bis hin zu Grün, Gelb, Orange und Rot. Diese Bereiche ermöglichen uns das Farbensehen, indem Gegenstände diese Wellenlängen reflektieren und auf diese Weise für uns sichtbar werden. Doch wie verhält es sich mit den unsichtbaren Bereichen des Lichts? Wie können wir sie wahrnehmen?

Werden die langwelligen Bereiche des sichtbaren Lichts überschritten, so befindet man sich im Infrarot-Spektrum. Infrarot wird vor allem für Wärmelampen, in der Elektro- und Computertechnik, bei Entfernungsmessungen und bei UV-Lampen für Pflanzen verwendet.

UV-Strahlen - die unter den kurzwelligen Bereichen des sichtbaren Lichts angesiedelt sind - finden ihre Anwendung vor allem in medizinischen, technischen und kosmetischen Kontexten, oder sie werden in Form von rötlichen Hautirritationen plötzlich sichtbar und fühlbar, wenn der Schmerz einsetzt. Wenn UV-Strahlen uns beeinflussen können, stellt sich die Frage, ob sie ebenfalls Auswirkungen auf Pflanzen haben. Haben sie also generell einen Effekt auf Pflanzen und deren Wachstum? Ist eine UV-Lampe für Pflanzen wirklich von Nöten? Wie werden diese sichtbar und welche Reaktionen rufen sie hervor?

Die UV-Strahlung 

Bei der UV-Strahlung gibt es je nach Wellenlängenbereichen eine Differenzierung zwischen unterschiedlichen Typen. Generell ist die ultraviolette Strahlung in den Bereichen von 100 nm bis 400 nm verortet. Diese Wellenlängen sind der energiereichste Teil der optischen Strahlung. Sie grenzen im Bereich der 100 nm an die ionisierende Strahlung, die Einfluss auf atomare Zusammensetzungen von Molekülen hat.

Die UV-A-Strahlung schließt mit Wellenlängen von 400 nm bis 315 nm direkt an den sichtbaren Bereich des Lichts an. Diese Unterkategorie der UV-Strahlung zählt als langwelliger Bereich des Ultravioletts. Diese UV-A-Strahlung gelangt ungefiltert an die Erdoberfläche. Sie wird nicht von der Atmosphäre abgehalten.

Die UV-B-Strahlung schließt mit 315 nm bis zu 280 nm an den langwelligen Bereich des Ultravioletts an. Diese Strahlung ist energiereicher und kann bereits Einfluss auf molekularer Ebene nehmen. Sie wird in Teilen von der Atmosphäre gefiltert. Dabei dient vor allem das Ozon als Schutz. Aufgrund der zunehmenden Umweltbelastungen geht das Ozon als Filter leider verloren. Dadurch wird die Atmosphäre für die energiereiche UV-B-Strahlung durchlässiger

Der letzte Bereich des Ultravioletts besitzt Wellenlängen von 280 nm bis 100 nm und ist damit besonders energiereich. Sie wird UV-C-Strahlung genannt. Die UV-C-Strahlung wird von der Atmosphäre vollkommen davon abgehalten, bis zur Erdoberfläche durchzudringen.

Je näher man sich am Äquator befindet, desto größer ist die UV-Einstrahlung. Im Sommer ist sie zusätzlich größer als im Winter. Bei der Betrachtung der Jahreszeiten sind vor allem die Sonnenstände zu beachten. Im Winter ist der Winkel, in dem das Sonnenlicht auf die Erde trifft, kleiner, sodass die Intensität nicht allzu hoch ist. Im Sommer kann das Sonnenlicht in einem Winkel von bis zu 90° auf die Erde treffen. Dabei steigt die Intensität der Strahlung, sodass auch das Ultraviolett stärker ist. Deswegen ist es auch wichtig, die richtige UV-Lampe für Pflanzen zu besitzen, die diesen Ansprüchen gerecht wird. 

Unabhängig von diesen äußeren Faktoren weisen die verschiedenen Kategorien der UV-Strahlung auch eine eigene Intensität und Stärke auf. Je weiter sie im kurzwelligen Bereich angesiedelt sind, desto stärker ist die UV-Strahlung. Das bedeutet, dass die UV-A-Strahlungschwächer ist, als die UV-C-Strahlung (die weiter im kurzwelligen Bereich liegt). Das heißt: je energiereicher die Strahlung, desto stärker ist sie. Dabei zu erwähnen ist allerdings auch, dass sie gefährlicher wird.

Doch wodurch zeichnet sich diese Gefährlichkeit aus und hat das auch Einfluss auf die Pflanzen?

Der Einfluss von UV-Strahlung auf Pflanzen 

Wie geschildert wurde, ist UV-Strahlung verschieden stark und damit auch unterschiedlich gefährlich. Die energiereichste Strahlung ist die UV-C-Strahlung, welche jedoch nicht an die Erdoberfläche gelangt. Durch die Ozonlöcher dringt jedoch immer mehr energiereiche UV-B-Strahlung an die Erdoberfläche, die nachweislich Einfluss auf Pflanzen und deren Wachstum nimmt, indem die zellulare Struktur verändert wird. Das bedeutet, dass die Nukleinsäuren der Pflanzen-DNA angegriffen werden können, dadurch Schäden entstehen, die Fotosynthese nicht mehr richtig funktioniert und Enzyme - die für das Pflanzenwachstum wichtig sind und bei der Fotosynthese hergestellt werden - nicht richtig produziert werden. 

UV-B-Strahlung – Die unsichtbare Gefahr für Pflanzen 

Pflanzen sind durch ihre lichtabhängige und standortgebundene Lebensweise dauerhaft dem Sonnenlicht und damit der gefährlichen UV-Strahlung ausgesetzt. Dabei kann die UV-B-Strahlung, die im mittelwelligen Bereich verortet ist, unkontrolliert auf lange Zeit Einfluss auf zellulare Strukturen und verschiedene Reaktionen von Pflanzen nehmen und diese beschädigen. Diese wirken sich sowohl auf das Aussehen, als auch auf chemische Prozesse aus. Um die UV-B-Strahlung kontrolliert auf die Pflanze wirken zu lassen, lohnt es sich, eine UV-Lampe anzuschaffen, damit keine Schäden entstehen.

Dabei gibt es bestimmte Bereiche der Pflanzen, die besonders empfindlich in Bezug auf die UV-B-Strahlung sind.

Diese Bereiche sind die Nukleinsäuren, bei denen irreversible Schäden der DNA entstehen (die Basenstrukturen verändern sich), weswegen die DNA bei der Zellteilung nicht mehr richtig abgelesen werden kann. So können Probleme in der Fotosynthese auftreten. Aufgrund einer mutierten DNA können Enzyme, die an der Fotosynthese beteiligt sind, nicht richtig produziert werden, sodass das Pflanzenwachstum beeinflusst wird.

Bereits aktive Enzyme und auch die Enzyme und Proteine, die aus ihnen entstehen, werden von der UVB-Strahlung beeinflusst. Durch die UV-B-Strahlung können viele Enzyme zudem ihre Funktion und ihre Aktivität verlieren, sodass im schlimmsten Fall die Prozesse der Fotosynthese vollkommen stillstehen.

Zudem wird durch das Cytoskelett als Gerüst eine innere feste Form gegeben, mit der außerdem der richtige Ablauf und die Regulation verschiedener Zellfunktionen einhergehen. Eine Beschädigung durch die UV-B-Strahlung nimmt die Stabilität und Zellfunktionen werden eingeschränkt. Außerdem besteht die Gefahr, dass das Zellwachstum behindert wird und die veränderte Form zu einem falschen Zellwachstum führt. Somit würde die Fotosynthese dafür sorgen, dass fehlerhafte Pflanzenzellen weiterhin wachsen.

DNA-Schäden, Manipulationen von Enzymaktivitäten und die Beeinflussung der Stabilität von Pflanzenzellen sorgen für eine starke Beeinträchtigung oder sogar Verhinderung der Fotosynthese. Dadurch wird das Pflanzenwachstum essentiell negativ beeinflusst. Achten Sie deswegen sehr genau darauf, welcher Strahlung Sie Ihre Pflanze aussetzen. Dementsprechend lohnt es sich, eine hochwertige UV-Lampe für Pflanzen zu nutzen.

Der Angriff der Pflanzen – Schutzmechanismen gegen die unsichtbare Gefahr

Dennoch sind die Pflanzen der UV-B-Strahlung nicht schutzlos ausgeliefert, da mit der Zeit eigene Schutzmechanismen entstehen. Das bedeutet, dass diese sich erst entwickeln können, wenn bereits ein Schaden vorhanden ist, oder UV-B-Strahlung auf die Blattoberfläche trifft. Dadurch können sie sich gegen einen weiteren, verstärkten Einfluss der ultravioletten Strahlung wappnen.


So wird durch die UV-B-Strahlung die Biosynthese sogenannter Schirmpigmente (schützendas Blatt vor weiteren UV-B-Einstrahlungen) angeregt. Dies ist möglich, da ihr Absorptionsmaximum im UV-Bereich liegt. Schirmpigmente wirken nahezu wie eine Sonnencreme, die unliebsame UV-Strahlen abhält.

Des Weiteren gibt es die Photolyase (ein Enzym, welches im Zuge der UV-B-Einstrahlung synthetisiert wird). Sie kann Schäden beheben, die durch die ultraviolette Strahlung verursacht wurden. Der Einsatz dieses Enzyms ist allerdings nur begrenzt möglich. So kann es nicht alle Schäden beheben, sondern nur weniger schwerwiegende.

Ein zusätzlicher Schutz, der ebenfalls ähnlich wie Sonnencreme wirkt, sind Wachse auf der Blattoberfläche. Die Synthese dieser Wachse kann durch die UV-B-Einstrahlung angeregt und die Zusammensetzung der Substanzen dabei verändert werden. So optimiert die Pflanze den Schutz ihrer Blätter durch Anpassung der Wachszusammensetzung und -menge.

Außerdem reagieren Pflanzen mit strukturellen Veränderungen bezüglich ihres Blattwuchses auf die gefährliche UV-B-Strahlung. So werden dickere und gleichzeitig kleinere Blätter ausgebildet. Durch diese Veränderung wird weniger Oberfläche geboten, auf die die UV-B-Strahlung treffen kann. Somit ist weniger Blattgewebe der ultravioletten Strahlung ausgesetzt, weshalb auch die Fotosyntheserate nicht allzu stark betroffen ist.

UV-B-Strahlung kann auch die Bildung von freien Radikalen (auch Oxidantien) anregen. Dabei handelt es sich um sehr reaktionsfreudige Atome, die die Funktionsweise verschiedener Zellbestandteile verändern, sodass die Fotosynthese nicht mehr korrekt ablaufen kann. Als Schutzmechanismus kommt es nun zur Produktion von antioxidativen Stoffen, die freie Radikale binden können und damit die Gefahr bannen, dass sie Einfluss auf wichtige Zellbestandteile nehmen. Pflanzen haben verschiedene Abwehrreaktionen entwickelt, die ebenfalls zur Optimierung der Pflanze beitragen können. Doch wie äußern sich diese Mechanismen?


Die bessere Pflanze – die positive Optimierung durch den Schutz 

Dass jeder Sachverhalt von einer Dualität geprägt ist, lehrt uns das Leben immer wieder. Und genau das sollte auch bei der UV-B-Strahlung im Zusammenhang mit den Pflanzen beachtet werden. Denn durch die Schutzmechanismen werden auch Vorteile für die Beschaffenheit der Pflanze gewonnen, neben dem Fakt, dass UV-B-Strahlung schützen kann. Des Weiteren treten durch die Schutzreaktionen Optimierungen ein, die sowohl Pflanze als auch Mensch dienlich sind.

Eines der Schirmpigmente, das die UV-Strahlung absorbiert, damit sie keinen Schaden anrichtet, ist das Phenol. Die Zahl der Phenole variiert je nach Dauer und Stärke der UV-B-Einstrahlung.

Sie sind für den Schutz vor UV-B-Strahlung und zusätzlich für den Schutz vor Blattverletzungen, -infektionen und Stress verantwortlich. Dieser Stress für die Pflanze wird durch Frost, hohe Temperaturen und Trockenheit ausgelöst. Treten diese Faktoren ein, wird das Pflanzenwachstum gehemmt, da die gesamte Energie auf den Erhalt der Pflanze konzentriert wird. Des Weiteren dienen die Phenole dazu, einen Schutz vor Herbivoren (Pflanzenfressern) zu bieten. Den Pflanzenfresser stören die Pheromone, die freigesetzt werden. Zudem ermöglichen Phenole den Pflanzen, dass sie in Erden mit einer großen Anreicherung toxischer Metalle besser überleben können.

Wie bereits erwähnt, entwickeln Pflanzen durch die UV-B-Strahlung kleinere und dickere Blätter, um für eine minimale verwundbare Oberfläche zu sorgen. Damit ist jedoch nicht nur ein Schutz gegen die ultraviolette Strahlung garantiert, es kann so auch Wasser effizienter genutzt werden. Es wird besser in den Blättern gespeichert, was Schutz vor Austrocknung bietet. Dies ist vor allem im Bereich der Zierpflanzenzucht aus ästhetischen Gründen besonders von Vorteil.

Hieran lässt sich erkennen, dass mit der Schutzreaktion auf die gefährliche UV-B-Strahlung auch eine Optimierung der Pflanze einhergeht. Diese sorgt dafür, dass die Pflanze resistenter gegen verschiedene Umwelteinflüsse wird.

Durch die UV-B-Einstrahlung wird die Synthese antioxidativer Strukturen angeregt (beispielsweise Vitamin C und E, aber auch aromatische Verbindungen wie Flavonoid). Flavonoid ist für den UV-Schutz verantwortlich und kann ebenfalls den Befall durch Insekten verhindern. Menschen brauchen Flavonoide, um Oxidantien zu binden und somit zu verhindern, dass diese Einfluss auf verschiedene Mechanismen im Körper nehmen.

Die UV-B-Strahlung ruft also nicht nur negative Entwicklungen in den Pflanzen hervor, indem die Fotosyntheseaktivität reduziert wird. Stattdessen trägt sie zur Optimierung der Pflanze bei, die für einen allgemein besseren Schutz sorgt. Auch der Mensch kann von der UV-Strahlung profitieren, da durch das UV-B die Produktion von Vitaminen und weiteren antioxidativen Stoffen angekurbelt wird, die der Mensch nicht selbst herstellen kann, aber für einen gesunden Lebensstil benötigt. Zudem betont es wieder einmal mehr die Wichtigkeit, die eigenen Pflanzen mit einer ordentlichen UV-Lampe für Pflanzen zu bestrahlen.

Warum ist die UV-Strahlung wichtig für Pflanzen? 

UV-B-Strahlung hat einen Einfluss auf die DNA. So kann durch die Mutation der pflanzlichen DNA die Biodiversität angeregt werden, indem Veränderungen einsetzen, die sich auf lange Zeit durchsetzen. Neue Pflanzenarten bzw. –unterarten entwickeln sich, die eine Vielfalt der Pflanzenwelt begünstigen. Aus diesem Grund ist eine Veränderung der DNA nicht nur negativ geprägt. Ein hierfür entwickelter, zu effizienter Schutz würde die Pflanzenvielfalt nur eindämmen.

Außerdem ist nicht jede UV-Strahlung schlecht für die Pflanze. So regen Bereiche der UV-A-Strahlung erst die Synthese der Photolyase an. Wie oben bereits erläutert, kann das Enzym Photolyase UV-Schäden beheben. Deshalb wird UV-Strahlung benötigt, damit überhaupt eine Schutzreaktion einsetzen kann.

Auch die weiteren aufgeführten Schutzmechanismen werden erst durch das UV-B ausgelöst. Die ultraviolette Strahlung trägt somit zu einer optimierten Pflanze bei, die dem Menschen durch Vitamine und antioxidative Stoffe zuträglich sein kann. 

Pflanzen unter künstlichem Licht 

Pflanzen, die ausschließlich unter künstlichem Licht aufgezogen werden, werden beim Umsetzen an das Sonnenlicht eine vorerst geringe Fotosyntheserate aufzeigen. Auf diese Weise ist anfänglich mit keinem starken Pflanzenwuchs zu rechnen, da erst eine Gewöhnung an die neuen Umwelteinflüsse geschehen muss (Pflanzen lernen, die UV-Strahlung zu verarbeiten). Zudem wird für die Aktivierung der Schutzmechanismen viel Energie benötigt.

Damit sich diese UV-B-Strahlungsresistenzen früh ausbilden können, ist es von Vorteil, bei der Aufzucht von Pflanzen mit LED-Grow-Lampenzusätzlich eine UV-Lampe für Pflanzen zu verwenden, damit die Schutzmechanismen einsetzen können. Damit garantieren Sie ihnen nicht nur eine schnelle Umstellung, wenn Sie sie an die frische Luft setzen, sondern tragen auch noch zur Optimierung Ihrer Pflanzen bei.

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