Độ dài bước sóng ánh sáng có ý nghĩa sinh thái vô cùng quan trọng đối với sinh vật nói chung và đối với động vật, thực vật nói riêng. Ánh sáng có ảnh hưởng đến quá trình sinh lý của thực vật, trong thành phần quang phổ của ánh sáng, diệp lục chỉ hấp thụ một số tia sáng. Bằng những thí nghiệm, Timiriadep đã chứng minh được rằng, những tia sáng bị diệp lục hấp thụ mới phát sinh quang hợp. Cường độ quang hợp lớn nhất khi chiếu tia đỏ là tia mà diệp lục hấp thụ nhiều nhất (6TBùi Trang Việt, 20020T6T).
0T
Bên cạnh đó, phản ứng quang hoá chỉ có thể xảy ra trong giới hạn lượng tử từ 147 đến 587 kJ/mol. Như vậy, trong các lượng tử của tia đỏ (176 kJ/mol) chứa một năng lượng đủ để thực hiện các phản ứng quang hoá. Trong lúc đó, khi hấp thu lượng tử tia xanh (261 kJ/mol), các phân tử tham gia phản ứng sẽ thu được năng lượng dư thừa. Năng lượng dư thừa đó có thể bức xạ ra ở dạng nhiệt hoặc phát sáng (0TBảng 1.20T) (Nguyễn Như Khanh, Cao Phi Bằng, 2008).
Bảng 1.2: 0TĐặc trưng các miền riêng biệt của quang phổ
0T
(Nguyễn Như Khanh, Cao Phi Bằng, 2008)
Màu sắc Bước sóng λ (nm) Năng lượng
Cực tím 400 471,4 Tím 400 – 424 292,0 Xanh dương 424 – 491 260,6 Xanh lục 491 – 550 230,5 Vàng 550 – 585 206,6 Cam 585 – 674 193,6 Đỏ 674 – 740 176,4 Hồng ngoại 740 85,5
Trong quang phổ ánh sáng đầy đủ, khoảng một nửa trong số đó là hữu ích cho quang hợp (400 – 700nm) và thường được sử dụng cho vi tảo tăng trưởng. Tuy nhiên, một số nghiên cứu đã công nhận rằng ánh sáng đơn sắc màu xanh dương (420 – 450 nm) và cam đỏ (660 – 700 nm) cho hiệu quả quang hợp như quang phổ của ánh sáng đầy đủ (Carvalho et al., 2011).
Shikata Tomoyuki và cộng sự (2009) trong khi nghiên cứu ba loài tảo silic
Skeletonema costatum, Chaetoceros sp., Thalassiosira minima đã nhận thấy: tế bào sinh dưỡng của ba loài tảo này tăng trưởng với tốc độ cao dưới ánh sáng đơn sắc có bước sóng ngắn (tạo bởi đèn LED) là ánh sáng tím và xanh dương ở cường độ 40 µmol photon.mP -2 P .sP -1 P
. Bên cạnh đó, tế bào sinh dưỡng của loài S. costatumcũng xuất hiện sau khi dịch huyền phù trầm tích đáy thu nhận từ vịnh Hakata của Nhật được nuôi dưới ánh sáng tím, xanh dương, xanh lục, đỏ; tế bào sinh dưỡng của loài T.
minima xuất hiện trong tất cả các điều kiện ánh sáng tím, xanh dương, xanh lục,
cam, đỏ, đỏ xa; còn tế bào sinh dưỡng của loài Chaetoceros sp. chỉ xuất hiện dưới ánh sáng tím và xanh dương. Tuy nhiên, nghiên cứu cũng cho thấy, mật độ tế bào
sinh dưỡng của cả ba loài này dưới ánh sáng tím tăng nhiều hơn so với dưới các ánh sáng khác chỉ trong một thời gian ngắn (khoảng sáu ngày). Kết quả nghiên cứu cho thấy rằng: sự xuyên thấu qua các lớp nước của các tia sáng có bước sóng ngắn như tia tím và xanh dương có thể là một trong các nhân tố quan trọng khởi đầu cho sự phát triển đến mức “nở hoa” của tảo silic (Shikata Tomoyuki et al., 2009).
Tóm lại, quá trình quang hợp ở tảo diễn ra như ở thực vật bậc cao với các đặc điểm sau:
Hệ số sử dụng năng lượng ánh sáng ở tảo cao hơn ở thực vật bậc cao. Do đó, nhiều nhà khoa học cho rằng có thể đưa năng suất của vi tảo lên 30 gr/mP
2P P /ngày, thậm chí trên 10 gr/mP 2 P /giờ.
Nhiều loài vi tảo có quang hợp bão hoà ở khoảng 33% tổng lượng cường độ chiếu sáng. Vì vậy trong điều kiện ánh sáng có cường độ cao và thời gian chiếu sáng dài, người ta thấy có hiện tượng quang ức chế có thể làm chết tảo và làm giảm năng suất nuôi trồng.
Một số vi tảo bị ức chế mạnh trong điều kiện nuôi trồng ngoài trời và nồng độ oxygen trong môi trường nước quá cao.
Người ta phát hiện ở vi tảo có hai kiểu phản ứng thích nghi ánh sáng: Kiểu Chlorella: giảm hàm lượng diệp lục tố a khi cường độ ánh sáng cao.
Kiểu Cyclotella: giảm nồng độ các enzym tham gia quang hợp khi cường độ ánh sáng cao (Đặng Đình Kim, Đặng Hoàng Phước Hiền, 1999).