Işık Sistemi, Işık Hakkında Bilgi
Işık Nedir, hemen hemen bütün canlılarda, direk veya dolaylı olarak biyolojik süreçlerin gerçekleşmesini sağlayan ve enerjinin temel kaynağı olan önemli bir fiziksel çevre faktörüdür. Güneş ışınları, enerji bakımından zengin besin maddelerinin sentezindeki tüm önemli süreçleri gerçekleştirmektedir. Güneş ışığı olmaksızın, az sayıdaki kemosentetik bakteri hariç hayatın devamı düşünülemez.
Güneş radyasyonu (ışık enerjisi), çok kısa dalga boylulardan çok yüksek dalga boylulara kadar değişen elektromanyetik dalgalardan oluşmaktadır. Güneş enerjisindeki kısa dalga boylu radyasyonlar, 39G milimikrondan (um, m/x.) daha kısa dalga boylu olan mor ötesi (ultraviyole) ışınlar, X ışınları, gamma ışınları ve kozmik ışınlardır. Uzun dalga boylu ışınlar ise 700 milimikrondan (nm, m/i) daha uzun dalga boylu olan kırmızı ötesi (infrared) ışınlar, radar mikrodalgaları ve radyo dalgalarıdır. Dalga boyları 390-760 m/i arasında olan ışınlar (mor, mavi, mavi-yeşil, yeşil, sarı, turuncu ve kırmızı) ise görünen ışınlar olup ekosistemler için temel öneme sahiptirler.
Radyasyon, foton veya kuantum denen küçük enerji paketlerinden oluşan dalga hareketi ve dalga uzunluğu ile karakterize edilmektedir. Fotonun içerdiği enerji, dalga boyu ile ters orantılıdır. En kısa dalga boylu olan mor ötesi ışınlar, en sıcak ve en yüksek enerjilidirler. Mor ötesi ışınlar, büyük çoğunlukla atmosferdeki ozon tarafından emildiklerinden, normalde ekosistemi oluşturan canlı unsurlar için önemsizdirler. Fakat daha az radyasyonun emildiği yüksek kesimlerde bitkilere zararlı olabilecek yoğunlukta olabilirler. Bunlar yüksek yoğunluklarda olduklarında başta nükleik asitler olmak üzere bitkinin yaprak hücrelerindeki moleküllerin yapısını bozarlar. Mor ötesi ışınların letal (öldürücü) etkiye sahip olmasının nedeni bu özelliğinden kaynaklanmaktadır. Hücrelerdeki moleküler bozulma, temel üretimin aksaması anlamına gelmektedir ve ekosistemler için ozon tabakasının önemini gözler önüne sermektedir.
Sucul ekosistemlerde, su yüzeyine düşen güneş ışınlarının yaklaşık %10’u tekrar atmosfere yansıtılmakta ve kalan %90’ı su içine nüfuz etmektedir. Su içindeki ışığın yoğunluğu, derinliğe, ışınların bir kısmını emerek kalanını yansıtan fitoplanktonların, zooplanktonların, asılı organik ve inorganik materyalin yoğunluğuna bağlı olarak azalmaktadır. Güneş ışınlarının su içindeki yayılış mesafesi, dalga boyu ile ters orantılı olup, bu mesafe en derin sucul ekosistemler olan okyanuslarda, sadece mor ve mor ötesi ışınlar için 200 metreye kadardır. Buna bağlı olarak, sucul ekosistemlerin üretici unsuru olan ve biyosferdeki total oksijen üretiminde çok önemli bir paya sahip olan alglerin yayılışı gerçekleşmekte, daha derin zonlarda bitkisel yayılış son bulmaktadır.
Işık, hemen hemen tüm yönleriyle bitkisel hayatın vazgeçilmez bir öğesidir. Bitkilerde yapı, form, görünüm, fizyolojik olaylar, üreme, gelişme, yayılış vb. ışık tarafından kontrol edilmektedir. Bununla birlikte, ışığın bitki hayatındaki en önemli rolü fotosentezi gerçekleştiren faktör olmasıdır. Fotosentez, madde döngüleri ve enerji akışında kilit öneme sahip bir olaydır. Zira, abiyotik dünyadaki enerjinin yakalanarak biyotik dünyanın kullanımına sunulmasını sağlayan yegane süreçtir. Güneş ışığı enerjisinin yakalanması bitkilerdeki ve bitkisel organizmalardaki klorofil molekülleriyle sağlanmaktadır ve burada büyük çoğunlukla görünen ışınlar söz konusudur. Klorofil molekülleri, güneş enerjisini karbonhidrat yapım reaksiyonlarında kullanılan enerjiye dönüştürme kabiliyetine sahiptirler.
Işık yoğunluğu, ekosistemlerin ototrofik düzeyindeki temel üretimi direk olarak etkilemektedir. Hem karasal hem de aquatik ekosistemlerde ışık saturasyon (doygunluk) noktası denen optimum seviyeye kadar 1şık yoğunluğu ile temel (bitkisel) üretim arasında doğru orantı varken, bu seviyeden sonra temel üretim azalmaktadır. Işık saturasyon noktası, bitkilerin artık daha fazla ışığı kullanamadığı üst ışık yoğunluk seviyesidir.
Bitkilerde fotosentetik süreç ile organik moleküllerin kimyasal bağlarında depolanan enerji, bir yandan da solunumla serbest kalmaktadır. Solunum, biyolojik fonksiyonların sürekliliği için karbonlu organik bileşiklerin okside edilmesi (yakılması) ve enerjinin ısı olarak dışarı verilmesidir. Bir bitki fotosentez yapamadığı zaman solunum yüzünden ağırlık kaybeder. Fotosentezle üretilen karbonlu bileşik miktarının, solunum yoluyla aynı miktarda kaybedildiği ışık yoğunluk seviyesine ışık kompensasyon noktası denmektedir. Bitkilerde gelişim ve üretim için fotosentezin solunumdan fazla, yani bitkiye ulaşan ışık miktarının ışık kompensasyon noktasından fazla olması gerekir. Işık saturasyon noktası ile ışık kompensasyon noktası her bitki türünün besin üretimi için limit değerlerdir. Işık kompensasyonuna maruz kalan bitkiler, kısa zamanda ölüme mahkûmdurlar.
Işık sıcaklık ile beraber, ekosistemlerdeki verim üzerinde etkili olduğu gibi, biyolojik ritmler (canlılar tarafından sergilenen periyodik aktiviteler) üzerinde de önemli bir etkiye sahiptir. Bitkisel ve hayvansal organizmaların çoğunda izlenen fizyolojik aktiviteler, gece-gündüz uzunluğuna ve mevsimlere bağlı olarak değişim göstermektedir. Örneğin bitkilerdeki çimlenme, çiçeklerime, yaprak dökümü vb. olaylar gece-gündüz süresindeki mevsimsel değişimle belirlenir. Omurgalı hayvanlardaki üreme, mevsimsel fotoperiyodizm (gece-gündüz uzunluğu) ile yılın belli aylarında gerçekleşir. Omurgalılardaki kış uykusu ve aynı amaçla böceklerde söz konusu olan fizyolojik durgunluk dönemi, fotoperiyodun etkisiyle oluşturmaktadır. Kış uykusuna yatan bir ayı veya diapoza giren bir böcek, uygun şartlarla birlikte yemden normal biyolojik aktivitelerini başlatır.