Circadiane Ritmes van Cannabis: Golflengten, Lichtintensiteit en Fotoperiodiciteit

De meeste cannabiskwekers weten heel goed dat de verlichtingsvereisten zeer belangrijk zijn voor een goede oogst. Maar men moet van meer op de hoogte zijn dan alleen van de 18/6 en 12/12 cycli. Gedurende de dag varieert het zonlicht in golflengte en intensiteit op een manier die planten kunnen voelen met een intern mechanisme, bekend als de circadiane klok.

Circadiane ritmes van planten

De historische Griekse natuurwetenschapper Androsthenes ontdekte als eerste (in ongeveer de 4eeeuw v. Chr.) circadiane ritmes in  Tamarindus -indica, waarbij de bladeren zich elke dag bij zonsopgang en zonsondergang merkbaar krullen en ontkrullen. Destijds werd echter aangenomen dat planten gewoon reageerden op signalen uit de omgeving, zoals veranderingen in temperatuur of daglicht.

Eeuwen later werd vastgesteld dat veel van deze ritmes niet precies overeenkwamen met de lengte van de dag (vandaar “circadiaan”, wat “ongeveer dagelijks” betekent) en dat de ritmes, onafhankelijk van de omgevingssignalen, werden geregeld aan de hand van een endogene “klok”.

Zo constateert bijvoorbeeld de Franse astronoom de Mairan in 1729 dat de bladeren van Mimosa -planten hun doorgaan met hun dagelijkse bewegingen als het helemaal donker is. Talrijke experimenten waarbij planten in gecontroleerde omgevingen werden gekweekt, hebben aangetoond dat de circadiane ritmes, zelfs bij gebrek aan bekende externe prikkels, gehandhaafd blijven.

Het belang van exogene prikkels

Ook al beschikken planten over een intern tijdwaarnemingsmechanisme dat verschillende aspecten van hun ontwikkeling en hun gedrag regelt, toch vertrouwen ze ook vaak op signalen uit hun omgeving. Bij circadiane ritmes zijn meerdere genetische mechanismen betrokken, waarbij sommige direct reageren op externe signalen.

Tot deze genetische mechanismen behoren bijvoorbeeld fotoreceptorpigmenten die direct reageren op licht waarvan een deel volledig afhankelijk lijkt te zijn van de interne “klok”. Deze genen (of gengroepen) werken samen om het kenmerkende, dagelijkse gedrag van een plantensoort te kunnen bijsturen.

Uit onderzoek is duidelijk gebleken dat bij planten die worden geteeld in omstandigheden die afwijken van de natuurlijke cycli van de habitat waaraan zij gewend zijn, de gezondheid, de productiviteit en de voortplanting achteruitgaan.

In een onderzoek uit 2005 werden gemuteerde Arabidopsis thaliana planten met abnormale circadiane ritmes vergeleken met normale in de natuur voorkomende exemplaren. Geconstateerd werd dat planten met een circadiaan ritme dat aansloot op hun omgeving meer chlorofyl produceerden, sneller groeiden, grotere hoeveelheden koolstof opsloegen en over het algemeen beter overlevingskansen hadden dan planten waarvan het circadiane ritme niet op hun omgeving aansloot.

Golflengte en lichtintensiteit

Alle cannabiskwekers weten dat blauw licht (kortere golflengte) wordt geassocieerd met de vegetatieve periode (lente/zomer voor buitenkwekers) en rood licht (langere golflengte) met de bloeiperiode (nazomer/herfst).

In de natuur wordt dit verschijnsel bepaald door de rotatie van de aarde en de baan van de aarde om de zon. Als dit verandert, zullen de zonnestralen het aardoppervlak onder langzaam veranderende hoeken raken. Hoewel de straling van de zon over het algemeen constant blijft, reflecteert en verstrooit de aardatmosfeer een bepaalde hoeveelheid van deze straling, die afhankelijk is van de invalshoek van de zon.

De invalshoek komt overeen met de reflectiehoek. Naarmate de invalshoek toeneemt, neemt ook de bandbreedte van het gereflecteerde licht toe, waardoor kortere golflengtes sneller worden verstrooid dan langere golflengten. Dit betekent dat op het moment dat de invalshoek op zijn kleinst is (bij de zomerzonnewende) de breedste bandbreedte, samen met een grotere hoeveelheid van het blauwe licht, de atmosfeer kan binnendringen en het aardoppervlak kan bereiken.

Op het moment dat de invalshoek op zijn grootst is (bij de winterzonnewende), dringen langere golflengten gemakkelijker binnen en worden kortere golflengten sterker gereflecteerd. Dit effect is over het algemeen niet waarneembaar voor de mens, omdat de lucht er over het algemeen altijd blauw uitziet. Er is echter gebleken dat planten wel degelijk op deze subtiele seizoensgebonden veranderingen in de samenstelling van het daglicht reageren.

Dagelijkse veranderingen in golflengte en intensiteit

De invalshoek van de zon verandert niet alleen elk seizoen, maar verandert ook dagelijks. Bij zonsopgang en zonsondergang is de invalshoek groot, waardoor de lucht roder lijkt (de invalshoek neemt ook toe met de breedtegraad. Op de evenaar duren zonsopgang en zonsondergang minder lang en is het rood wordende effect minder zichtbaar). De invalshoek is ’s middags het laagst en het daglicht lijkt witter omdat het meer blauw licht bevat

Dit verschijnsel zorgt er ook voor dat de lichtintensiteit aan het aardoppervlak dienovereenkomstig varieert, zowel per seizoen als dagelijks. Rond de zomerzonnewende zal dus om 12 uur ’s middags de grootste lichtintensiteit worden ervaren en tijdens de winterzonnewende zal deze rond 12 uur ’s middags het laagst zijn. Hier vind je een rekenhulp voor de dagelijkse verandering van de lichtintensiteit op basis van datum en breedtegraad.

Duur van de schemering

Onderzoek naar modelplantensoorten heeft aangetoond dat sommige planten niet alleen maar reageren op een verandering in lichtintensiteit, maar dat zij ook daadwerkelijk anticiperen op de zonsopkomst, gebaseerd op de tijd tussen zonsondergang, het totale aantal uren duisternis en de duur van de zonsopgang. De bladeren van de Lavatera cretica houden bijvoorbeeld de stand van de zon in de gaten en veranderen van richting als het donker wordt, om zo de zonsopgang te kunnen zien.

Het volgen van de duidelijke beweging van de zon is een voorbeeld van fototropisme (beweging in reactie op licht) en ook cannabis vertoont dit gedrag.

In de natuur duurt de schemering (om precies te zijn de civiele schemering, waarbij de lichtintensiteit nog steeds voldoende is om door fotoreceptoren te worden waargenomen) geruime tijd, afhankelijk van de breedtegraad en de tijd van het jaar. Genetische interacties die het circadiane ritme in planten bepalen zijn zeer complex. De geleidelijke verandering en ‘drempels’ van temperatuur, lichtintensiteit en spectrum zijn van cruciaal belang voor het proces.

De schemering is dan ook voor veel planten, met name die gewend zijn aan hogere breedtegraden, een belangrijke fase van de dagelijkse cyclus. Door dergelijke planten bij zonsopgang en zonsondergang een bepaalde periode in de schemering te laten doorbrengen, zullen zij gezonder zijn en beter in staat zijn om zich voort te planten.

Invalshoek

De duur van de schemering hangt af van de invalshoek van de zon, de hoek waaronder de stralen van de zon het aardoppervlak raken, en varieert op basis van de breedtegraden en de seizoenen. Op de evenaar, waar de invalshoek kleiner is, is er veel minder verschil tussen de duur van de schemering dan op hogere breedtegraden. Zonsopgang en zonsondergang duren daar meestal ongeveer 23 minuten. Op 60°N/Z duurt de schemering ongeveer 1 uur en 45 minuten bij de zomerzonnewende en ongeveer 50 minuten bij de winterzonnewende.

Hier vind je een rekenhulp voor de duur van de schemering.

Eén van de vele variabelen die een rol spelen bij de aanpassing van een plant aan een bepaalde leefomgeving is de reactie op deze variaties. Een binnenplant heeft een grotere kans van slagen en geeft betere resultaten als deze omgeving zo natuurgetrouw mogelijk wordt nagebootst. Hoewel de precieze aard van de complexe interacties op het werk in planten niet helemaal bekend is, heeft onderzoek aangetoond dat door de schemering bij groene planten een specifiek gen, de Athb-2, tot uiting komt. Dit gen is gevoelig voor veranderingen in de verhouding tussen rood en verrood licht.

Fotoperiodieke planten, waartoe de meeste cannabisvariëteiten behoren, voelen de kleinste veranderingen in de tijdsduur van zonsopgang en zonsondergang en krijgen zo informatie over de lengte van de dag. Bij het bereiken van een specifieke drempelwaarde worden de genetische prikkels tot bloei overgedragen. Hoewel een plotselinge, abrupte verandering in de fotoperiode de bloei op gang zal brengen, zijn er aanwijzingen dat het afstemmen van de seizoensveranderingen van de dageraad en het begin van de zonsondergang ook kan bijdragen aan een betere oogst en gezondere binnenplanten.

Hoe kan deze informatie worden geïmplementeerd?

De meeste gekweekte cannabisvariëteiten worden vele malen gekruist, waardoor de eigenschappen door menselijke selectie dominant worden. Deze zijn dus niet, zoals de landrassen waarvan ze uiteindelijk afstammen, op natuurlijke wijze aangepast aan een leefomgeving.

Meestal kies je voor specifieke eigenschappen zoals opbrengst, geur, potentie, bloemdichtheid en ongedierte- en ziektebestendigheid en worden de eigenschappen die geassocieerd worden met de circadiane reactie vaak genegeerd. Dit houdt in dat binnen-hybriden verschillende fenotypen tot uitdrukking kunnen brengen, ook als ze op basis van andere eigenschappen zijn gekweekt. Dat neemt niet weg dat experimenten met verschillende variëteiten betere resultaten kunnen opleveren, mits de juiste combinatie van variabelen wordt gevonden.

Door te proberen om landrasgenetica in een binnenmilieu te kweken, kan het in theorie vrij eenvoudig zijn om het lichtregime zodanig aan te passen dat de natuurlijke leefomgeving van de plant wordt nagebootst. De lichtcycli variëren op basis van de breedtegraad en het seizoen. Er zijn verschillende manieren om het tijdstip en de tijdsduur van de zonsopgang en de zonsondergang op een bepaalde dag en op een bepaalde plaats te berekenen. Er zijn zelfs verschillende online rekenhulpen beschikbaar.

Verlichting om de veranderingen van het daglicht nauwkeurig na te bootsen

Verlichtingssystemen die zo fijn kunnen worden afgesteld zijn echter zeldzaam. De meeste binnentelers hebben een timer om de verlichting elke dag op precies hetzelfde tijdstip aan en uit te schakelen. De meeste binnenverlichtingssystemen schakelen in vergelijking met de geleidelijk optredende zonsopgang en zonsondergang in een natuurlijke buitenomgeving. Zelfs hogedruknatriumlampen (HPS) bereiken meestal binnen enkele minuten hun volle helderheid.

Zodra de volledige lichtintensiteit is bereikt, verandert er niets tot het moment dat het licht wordt uitgeschakeld, waarna de zonsondergang nog sneller intreedt dan de zonsopgang. Ook is er minder verandering in het lichtspectrum te bespeuren dan bij natuurlijk daglicht het geval zou zijn.

Er zijn enkele systemen verkrijgbaar waarmee men de verlichting enigszins kan beïnvloeden. Sommige geavanceerde ledverlichtingssystemen, zoals het de Intelligent-Gro LED Intensity Series, hebben programmeerbare elementen. Deze kunnen de zonsopgang en de zonsondergang simuleren en bieden de mogelijkheid om de verlichtingscycli op basis van de veranderingen van de intensiteit en het spectrum op bepaalde breedtegraden en in bepaalde jaargetijden nauwkeurig af te stellen. Het programmeren van de nauwkeurige afstelling gebeurt handmatig en er zijn voorgeprogrammeerde instellingen beschikbaar om de zonsopgang en de zonsondergang, het maanlicht en bewolkte dagen na te bootsen.

Zulke ledsystemen maken een vrij nauwkeurige afstelling van het spectrum mogelijk, aangezien zij beschikken over drie kleurkanalen (rood, blauw en wit) die onafhankelijk van elkaar kunnen worden ingesteld om de verhouding tussen het rode en blauwe licht aan te passen. Hoewel dit met de meeste HPS-, metaalhalide- of CFL-verlichtingssystemen niet mogelijk (ook al kunnen er wel CFL-systemen worden gerealiseerd waarin de verhouding tussen warm wit en helder wit kan worden aangepast), zijn er een paar systemen waarmee in ieder geval de mogelijkheid bestaat om de dagelijkse veranderingen van de lichtintensiteit te programmeren. Dit soort verlichtingssystemen kunnen eventueel worden aangevuld met ledlampen om eventuele gewenste verhoudingen aan te passen.

  • Disclaimer:
    Wet- en regelgeving omtrent cannabisteelt verschilt vaak per land. Sensi Seeds raadt u daarom dan ook aan om de lokale wet- en regelgeving na te gaan. Handel niet in strijd met de wet.

Comments

Laat een reactie achter

Het e-mailadres wordt niet gepubliceerd. Vereiste velden zijn gemarkeerd met *

Auteur

  • Profile-image

    Sensi Seeds

    De redactie van Sensi Seeds bestaat uit botanici, medische en juridische experts, plus gerenommeerde activisten zoals Dr. Lester Grinspoon, Micha Knodt, Robert Connell Clarke, Maurice Veldman, Sebastian Marincolo, James Burton en Seshata.
    Meer over deze auteur
Scroll naar top