Sind für LED-Wachstumslampen zwei Farben (rot + blau) erforderlich, oder wäre eine der beiden Farben ausreichend?

tl;dr: Irgendwie?

Logischerweise sollte entweder rotes oder blaues Licht ausreichen. Chlorophyll a und Chlorophyll b aktivieren vorzugsweise unterschiedliche Photosysteme, und beide Photosysteme werden in grünen Pflanzen benötigt.

Praktisch haben wir Glück und jemand hat das Experiment tatsächlich durchgeführt.

Wie die ursprüngliche Studie berichtet, brauchen Pflanzen ein wenig blaues Licht, um in die richtige Form zu wachsen. Nur rote Pflanzen produzieren Sauerstoff und wachsen, aber sie nehmen seltsame Formen an. Es scheint, als könnten Pflanzen mit rotem Licht wachsen, aber sie verwenden blaues Licht, um herauszufinden, wo Licht ist. Siehe hier für eine ziemlich lange Behandlung der meisten offensichtlichen Kombinationen.

Die Pflanze nutzt Licht zur Energiegewinnung, aber auch als Signal dafür, wie und wann sie wachsen soll (Phototropismus, Photoperiodismus). Im Zusammenhang mit Ihrer Frage werde ich zuerst die Lichtsammlung in der Photosynthese und dann den Phototropismus behandeln.

Tl;DR

Blaues und rotes Licht sind wichtig für das Pflanzenwachstum. Rotes Licht ist das Hauptlicht bei der Photosynthese, und wenn eine Pflanze einer anderen Niedrigintensitäts-Vollspektrum-Lichtquelle ausgesetzt wird, besteht (theoretisch) keine Notwendigkeit für eine blaue LED.

Photosynthese

^{( von WTAMU )}

Das Licht der Sonne kommt in vielen Wellenlängen an, kein Material kann all diese Energie nutzen. Bei der Photosynthese wird Licht von einer Antenne abgefangen, einem Light Harvesting Complex, der aus verschiedenen Pigmenten besteht, von denen jedes Photonen in einem einzigartigen Energieniveau (Wellenlänge) abfängt. Diese Antennen sind um ein Reaktionszentrum herum angeordnet und lenken die Photonen dorthin um. Nur das Reaktionszentrum gibt ein Elektron an die Elektronentransportkette ab. Das Pigment im Reaktionszentrum ist modifiziertes Chlorophyll a. Im PSII (Photo System II, Anfang der Kette) heißt es P680 und im PSI heißt es P700, die Zahl bezeichnet die Anregungswellenlänge. Das Ziel der Antenne ist es, Photonen allmählich zum Reaktionszentrum und zu seinem Energieniveau umzuleiten (Reduzierung der Energie).

^{(Pandit, Anjali & Holzwarth, Alfred & Groot, Huub. (2006). Solarenergie für die Produktion sauberer Kraftstoffe nutzbar machen.)}

Wenn ein Photon ein Chlorophyllmolekül anregt, muss diese Energie auf irgendeine Weise zerstreut werden. Die Energiedissipation durch die Anregung eines blauen Photons ist zu schnell, als dass sie von der Elektronenkettenreaktion erfasst werden könnte. Die gesamte Energiedifferenz zwischen blauen und roten Photonen wird verschwendet (in Bezug auf die Photosynthese).

^{(Vortrag von Dr. Shilo Rosenwasser)}

Aus der Erklärung von Chlorophyll und anderen Pigmenten verstehen wir, dass die Verwendung von Licht außer Rot hinsichtlich der Energieumwandlungseffizienz verschwenderisch ist, das photosynthetische System der Pflanze wird jegliche zusätzliche Energie über dem roten Photon „ignorieren“.

Phototropismus

Der Stamm der Pflanze wächst zum Licht hin und die Wurzeln wachsen vom Licht weg, dieses Phänomen lässt sich leicht beobachten, wenn man Pflanzen in der Nähe eines Fensters betrachtet, sie neigen dazu, aus dem Fenster "herauszuschauen". Das bedeutet, dass Pflanzen einen Sensor für Licht haben. Diese Beobachtung wurde zuerst von Darwin (eine historische Übersicht) richtig analysiert .

Ohne blaues Licht verlängern sich die Pflanzen auf eine proportionale Weise, die Ätiolation genannt wird . Etiolation macht aufgrund ihres Mechanismus eine deformierte, zerbrechliche Pflanze. Ohne blaues Licht wird eine Pflanze absterben, auch wenn genügend Energie für die Photosynthese vorhanden ist.

Es ist wichtig zu beachten, dass die für Lichtwahrnehmungsreaktionen erforderliche Lichtintensität viel geringer ist als die für die Photosynthese erforderliche Intensität.
Es ist auch wichtig, sich daran zu erinnern, dass blaues und rotes Licht an anderen kritischen Schritten des Pflanzenwachstums wie Keimung und Blüte beteiligt sind.

Abschließend

Rotes Licht leistet den größten Beitrag zur Photosynthese. Blaues Licht zeigt der Pflanze an, dass Licht vorhanden ist und sie normal wachsen und Photosynthese betreiben sollte.

In den LiCOR-Photosynthese-Messinstrumenten sind die Standardeinstellungen 96 % rotes Licht und 4 % blaues Licht, was zeigt, dass empirisch rotes Licht für die Photosynthese relevant ist und Blau für die Signalübertragung.
Wenn Ihre Pflanzen etwas natürlichem Licht oder weißem Licht (von einem Fenster oder einer Lampe in Ihrem Wohnzimmer) ausgesetzt sind, denke ich nicht, dass Sie blaues Licht liefern müssen, da sie die erforderliche Menge aus diesen Quellen erhalten. Der Anbau in einer kontrollierten, geschlossenen Umgebung erfordert blaues Licht.