FOTOSINTEZ JARAYONIDA YORUG‘LIK SPEKTRINING FIZIK TAHLILI

Аннотация

Photosynthesis is the fundamental process that satisfies the energy needs of living organisms, and its efficiency largely depends on the properties of the light spectrum. This article presents a physical analysis of the components of the light spectrum affecting photosynthesis. The light absorption capacity of chlorophyll pigments, the relationship between photon energy and wavelength, and their explanations based on physical laws are discussed. In addition, the influence of different light sources (LED, sunlight) on the efficiency of photosynthesis is examined. A graph clearly illustrates which parts of the light spectrum are most absorbed by plants. Keywords: Photosynthesis, light spectrum, chlorophyll a, chlorophyll b, photon energy, wavelength, absorption spectrum, physical analysis, PAR, integration of biology and physics. 220 SCIENCE SHINE INTERNATIONAL SCIENTIFIC JOURNAL Issue 13(48), Volume 1 | ISSN 3030-377X | 5.06.2025 Fotosintez – bu yashil o‘simliklar, suvo‘tlar va ba’zi bakteriyalar tomonidan quyosh nuri energiyasini kimyoviy energiyaga aylantirish jarayonidir. Bu jarayon global biologik energiya aylanishining markazida turadi. Hozirgi zamon ilm-fanida fotosintez faqat biologik emas, balki fizik jarayon sifatida ham ko‘rib chiqiladi. Fotosintezda yorug‘lik muhim rol o‘ynaydi. Har xil to‘lqin uzunligidagi yorug‘lik nurlarining o‘simliklar tomonidan qanday yutilishi va qay darajada samarali energiyaga aylanishi fizik jihatdan chuqur o‘rganilmoqda. [1-6] Aynan shu nuqtai nazardan, ushbu maqola fotosintez jarayonini yorug‘lik spektri orqali fizik tahlil qilishga bag‘ishlanadi. Yorug‘lik va uning fizik xossalari. Yorug‘lik elektromagnit to‘lqinlar shaklida tarqaladi. Uning asosiy fizik xossalari quyidagilardan iborat: To‘lqin uzunligi (λ) – nanometr (nm) da o‘lchanadi. Tezlik (c) – vakuumda 3×10⁸ m/s. Chastota (ν) va foton energiyasi (E = hν = hc/λ), bu yerda: o h – Plank doimiysi (6.626×10⁻³⁴ J·s), o c – yorug‘lik tezligi, o λ – to‘lqin uzunligi. Foton energiyasi to‘lqin uzunligi kamaygan sari ortadi. Masalan, ko‘k nurlarda energiya ko‘proq, qizil nurlarda esa kamroq bo‘ladi. Yorug‘lik spektri va uning fotosintezga ta’siri. Yorug‘lik spektri – bu elektromagnit to‘lqinlar ketma-ketligi bo‘lib, u ultrabinafsha, ko‘rinadigan va infraqizil qismlarni o‘z ichiga oladi. Fotosintez jarayoni asosan ko‘rinadigan yorug‘lik diapazonida (400–700 nm) sodir bo‘ladi. Bu diapazon PAR – Photosynthetically Active Radiation deb ataladi. O‘simliklarda asosiy pigment – hlorofill a va hlorofill b bo‘lib, ular asosan quyidagi to‘lqin uzunliklarida faol yutiladi: Ko‘k nurlar (430–470 nm) – kuchli yutiladi. Qizil nurlar (640–680 nm) – kuchli yutiladi. Yashil nurlar (500–580 nm) – yutilmaydi, balki qaytariladi (shuning uchun o‘simliklar yashil ko‘rinadi). Grafik: Yorug‘lik spektrida yutilish diagrammasi Quyidagi grafikda hlorofill a va b pigmentlarining to‘lqin uzunligi bo‘yicha yorug‘lik yutilishi ko‘rsatilgan: Tavsif: X o‘qi: To‘lqin uzunligi (nm) — 400 dan 700 gacha. Y o‘qi: Absorbsiya darajasi (nisbiy birlikda). Ko‘k sohada (~450 nm) va qizil sohada (~660 nm) cho‘qqilar mavjud. 221 SCIENCE SHINE INTERNATIONAL SCIENTIFIC JOURNAL Issue 13(48), Volume 1 | ISSN 3030-377X | 5.06.2025 Yashil sohada (~550 nm) absorbsiya past. Agar sizga grafik kerak bo‘lsa, uni quyida tayyorlab berishim mumkin. Tasdiqlasangiz, grafikni chizamiz. Yorug‘lik manbalari va tajriba tahlili. Quyosh nuri spektrning barcha qismlarini o‘z ichiga oladi. Uning ko‘p rangli spektri o‘simliklar uchun ideal manba bo‘lsa-da, ba’zan ob-havo sharoitlari yoki soyalar uni cheklaydi.[7-13] Sun’iy yorug‘lik manbalari (LED). Zamonaviy LED yoritkichlar aniq bir to‘lqin uzunligida nur chiqaradi: Qizil LED (~660 nm) – maksimal fotosintez samaradorligi. Ko‘k LED (~450 nm) – vegetativ o‘sishni tezlashtiradi. Tajribalar shuni ko‘rsatadiki, o‘simliklarni qizil va ko‘k ranglar aralashmasi bilan yoritish biomassaning maksimal o‘sishiga olib keladi. Foton energiyasi va fotosintez.Fotonlar energiyasi quyidagicha aniqlanadi: E = hc/λ Masalan: Qizil nur (λ = 660 nm) uchun: 6.626 × 10−34 ⋅ 3 × 108 E ≈ ≈ 3.01× 10−19 J 660 × 10−9 Ko‘k nur (λ = 450 nm) uchun: E ≈ 4.41× 10−19 J Demak, ko‘k nurlarda har bir foton ko‘proq energiya olib keladi, lekin fotosintez uchun energiya yetarli darajada bo‘lishi bilan birga, pigmentning qaysi to‘lqin uzunlikni ko‘proq yutishi muhimroq. Fotosintez samaradorligi va fizika asosida boshqaruv. Zamonaviy issiqxonalar va vertikal fermalarda yorug‘lik spektrining fizik tahlili asosida quyidagilar amalga oshirilmoqda: LED spektr optimizatsiyasi orqali energiya tejalmoqda. Fotosintez kvant samaradorligi (QY) bo‘yicha o‘lchovlar. Kompyuterli boshqaruv tizimlari fizik asoslar bilan ishlab chiqilmoqda. 222 SCIENCE SHINE INTERNATIONAL SCIENTIFIC JOURNAL Issue 13(48), Volume 1 | ISSN 3030-377X | 5.06.2025 Yuqoridagi grafikda ko‘rinib turibdiki, hlorofill a va hlorofill b pigmentlari ko‘proq ko‘k (~430–450 nm) va qizil (~640–660 nm) to‘lqin uzunliklarida yorug‘likn