E12ポスター「市販の素材で植物の光合成に適した光の色を再現することはできるのか?」

市販の素材で植物の光合成に適した光の色を再現することはできるのか?

植物工場などでは、光合成効率の向上のために色付きLED(特に赤や青色系)を使っているが、セロハンなどの身近な素材で安価にそろえても十分大きな効果が期待できると考えたから。

 赤色、青色のセロハンで通常のLEDの白色光より高い光合成効率が期待できる。逆に、緑色のセロハンでは高い光合成効率は期待できない。

実際に検証

　実験器具

光合成効率の高い植物　LEDライト　色付きセロハン　重曹

　実験内容

①水に少量の重曹を溶かす

　（二酸化炭素が豊富な状況を作るため）

②カボンバの茎の切り口を上に向けてセットする。

③各色のセロハンを貼った白色LEDを一定の距離から照射する。

　※光の照度を測ってそれぞれ同じになるようにする

④2分間図って、切り口から発生する気泡の数をカウントする。

　仮説と同じように、赤系や青系のセロハンでも白色光に比べて、光合成効率に関して大きな違いが見られた。逆に、緑系のセロハンでも光合成効率に関して違いが見られた。このことから、安価なカラーセロハンでも光合成の光の選択性を検証できることが分かった。

　しかし、光の吸収効率としては赤色系より青色系のほうが優れているが、実際の実験では赤色のほうが多くの気泡が出た。

　これはセロハンによってLEDの光が減衰し、それが色ごとに異なることによっておこったと考えられる。

セロハンを用いて色付きLEDのように白色光よりも光合成効率を高めることができた。以上から市販の素材を用いて光合成に適した色を作り、安価に光合成効率を向上させることができると分かった。

　カラーセロハンによって光の強さ（照度）が変化してしまったことが課題であった。今後の展望として、照度計（ルクス計）を用いて各色を透過した後の光の強さを完全に一定に合わせる、あるいはセロハンの枚数を調整して光量を統一するといった改良を加えることで、より厳密に『光の色だけ』が光合成速度に与える影響を明らかにしたい。

　また、光が強すぎては植物の光合成の限界値を超えて逆にエネルギーロスにつながるので、光をパルス波に変更したり、波長以外の面から光合成効率について考察していきたいと思う。