Belysning till ett planterat akvarium

Det finns många missuppfattningar angående ljuskraven för ett planterat akvarium. Detta leder till oändlig sorg för akvarister som följer de så kallade reglerna utan att förstå några av de grundläggande principerna för växtfysiologi och fotosyntes. Akvarister instrueras vanligtvis att använda "så mycket ljus som möjligt" eller att "uppgradera sina nuvarande armaturer av dålig kvalitet som följde med tanken till ljusare, snyggare lampor". Tyvärr är resultatet oftast en algbemängd tank och/eller fullständig decimering av dyra växter.

Akvarister har också lärt sig godtyckliga regler som Watt per Gallon (WPG), och att vissa växter kräver högre WPG för att frodas. Webbplatser som säljer växter listar ofta "ljuskrav" för arten. En annan populär godtycklig "regel" säger att den optimala Kelvin är 6500K.

Inga av dessa "krav" eller godtyckliga "regler" har någon giltighet, särskilt när de följs utanför kontexten med växternas CO2-behov. Så i åratal har akvarister leds i cirklar i meningslösa försök att ge "optimal" belysning för sina växter, samtidigt som de ignorerar den viktigaste aspekten av växthantering. Denna artikel syftar till att avfärda de populära myterna om belysning i relation till växthälsa.

Vad är ljus och hur använder växter det?

Akvarister antar automatiskt att ljus skiner på växten och att växten växer helt enkelt som ett resultat av den exponeringen. Vi observerar utomhus, till exempel, att växter i skugga inte verkar vara lika robusta som de i fullt solsken. Slutsatsen är att mer ljus alltid är bättre, och att om en växt verkar ohälsosam måste det bero på otillräckligt ljus.

Sanningen är en mycket mer komplicerad historia. Växtblad fungerar faktiskt på ett mycket liknande sätt som en fotoelektrisk diod, där ljus som träffar plattan får materialet att exciteras och sedan att avge elektroner. Objektet i bladet som innehåller elektronerna är klorofyllmolekylen.

Ljus i sig är en gåtfull form av energi som beter sig som om det vore en våg (som en havsvåg) och samtidigt beter det sig som om det vore en partikel, som en projektil. Så för enkelhetens skull kan det hjälpa att tänka i termer av en vibrerande stämgaffel som har skjutits ut ur en kanon. När stämgaffeln kolliderar med ett annat objekt överför den energi inte bara på grund av sin rörelse som en projektil, utan den överför också energin från sin vibration.

Miljarder miljarder av dessa projektiler, kända som "fotoner", rör sig genom rymden. Vid kollision med andra objekt förintas de, men energin de bar i sin vibration överförs till objektet de kolliderade med. Om de träffar klorofyll i precis rätt vinkel och på precis rätt plats, överförs energin från fotonen till elektroner som hålls fångna av klorofyll. Elektronerna kan då fly och fångas upp av andra proteiner som kan använda elektronerna för att tillverka andra föreningar. Det kan finnas tusentals enskilda proteiner som fångar och sedan släpper dessa elektroner på samma sätt som en rad frivilliga flyttar sandsäckar längs linjen för att bygga en provisorisk damm i slutet av linjen.

I slutet av linjen i ett blad, istället för att en damm byggs, används elektronerna för att avlägsna kol från koldioxid, för att hydrera det med vatten och slutprodukten är en typ av socker som lätt kan omvandlas till glukos. Glukosen används för att mata varje cell i hela växten.

Växter växer därför på grund av tillgången på den mat de kan tillverka. Ljuset är bara en komponent i denna matlagningsprocess. Vatten, CO2 och näringsämnen som fosfat och nitrat behövs för att slutföra tillverkningen av socker.

Därför, om vi bara fokuserar på ljuset och om vi ignorerar vikten av alla andra nyckelingredienser, då kan socker inte tillverkas ordentligt och växten kommer att svälta ihjäl. Föreställ dig dammbyggarna som flyttar sandsäckarna från en person till en annan. Föreställ dig att det finns fler sandsäckar än vad varje person kan hantera. Resultatet blir att sandsäckar tappas, kanske på nästa persons fötter, vilket minskar effektiviteten hos den personen och även den nästa. På mycket kort tid, om antalet sandsäckar ökar bortom varje persons förmåga i linjen att hantera och flytta säckarna, kommer resultatet att bli kaos. Detta är exakt vad som händer i tankar med för mycket ljus. Elektroner (sandsäckarna) sprids och skadar hela händelsekedjan.

Vad är alternativet till WPG och hur kontrollerar man ljuset?

Den mest grundläggande mätningen av ljusenergi, om vi håller fast vid projektilanalogen, är att helt enkelt räkna antalet projektiler som rör sig över ett specificerat område inom en specificerad tidsperiod. Hur många kanonkulor träffar väggen på ett belägrat slott per timme? I vårt fall kallas den mätningen Fotosyntetiskt Aktiv Strålning, vanligtvis känd som akronymen PAR.

PAR talar om exakt hur många fotonprojektiler som korsar en kvadratcentimeter varje sekund. Eftersom fotonpartiklarna är så små och eftersom de rör sig så snabbt, är mätningen vanligtvis ett mycket stort antal, någonstans i storleksordningen 1 miljard miljarder kanonkulor som korsar en 1x1 centimeter stor kvadrat varje sekund. Detta antal, en miljard miljarder, är ofattbart, så det ges ett enklare namn för oss att hantera; det kallas en "mikromol". Så nu är det lättare att tala i termer av 10 mikromol eller 20 mikromol istället för något besvärligt, som "två komma noll gånger tio upphöjt till artonde potensen per kvadratcentimeter, per sekund".

I ett mörkt rum, när man tänder en ficklampa, visar det sig att en hand som hålls inom strålen, bara en tum från linsen, är ljus, men flera meter bort minskar intensiteten snabbt när fotonerna sprider sig för att täcka ett större område. Om vi mäter PAR noggrant kommer vi att upptäcka att varje gång vi fördubblar avståndet från lampan kommer PAR vid det fördubblade avståndet bara att vara en fjärdedel av vad det var vid det första avståndet. Vid tre gånger avståndet kommer PAR att ha minskat till en niondel (1/9^del). Denna avtagning kallas ett "omvänt kvadratförhållande" och det är en mycket användbar och konsekvent regel.

Det finns skäl till varför WPG-regeln kan orsaka så mycket förödelse. För det första har inte alla typer av glödlampor samma intensitet. En T5-lampa är ljusare än en T8-lampa. Lysdioder har olika effekt och är arrangerade i olika klustergrupper vilket gör det nästan omöjligt att förstå regeln. För det andra har WPG ett mycket begränsat omfång på grund av den inversa kvadratregeln. I vissa tankar, som en medelstor tank, säg, 30 gallon eller så, kan ett givet WPG-nummer vara användbart, men när tankstorleken ändras, ändras inte avståndet till lampan på större eller mindre volymer proportionellt, så vad händer om tankstorleken fördubblas? Det vertikala avståndet till lampan fördubblas inte, så ljusnedgången är inte proportionell, men WPG-regeln kräver en fördubbling av effekten. Så i stora till mycket stora tankar kan det vara katastrofalt att följa WPG-regeln.

En mycket mer förnuftig tumregel har utvecklats med hjälp av den mer konsekventa PAR-mätningen. Tyvärr är det ingen enkel regel. PAR-mätningar har tagits med typiska lamptyper och PAR har plottats på en graf baserad på avståndet från lampan. I allmänna termer;

Lågzonen för ljus har definierats som tillräckligt ljus för att mäta mindre än 50 mikromol vid substratnivån.

Medelzonsljuset har definierats som tillräckligt ljus för att mäta mellan 50 och 75 mikromol vid substratnivån.

Högzonsljuset är allt över 75 mikromol mätt vid substratnivån.

Tanker som saknar CO2-anrikning, det vill säga varken gasinjektion eller flytande koldioxidtillförsel, bör hålla sig till lågljuszonen. Tankar med CO2-injektion bör startas i lågljuszonen och efter några veckor, om CO2, flöde/distribution och näring visar sig vara tillräckliga, kan ljuset ökas.

Vad akvarister alltid måste komma ihåg är att det inte finns något samband mellan mängden ljus och växternas hälsa. Det finns många friska CO2-injicerade eller flytande koldioxidtankar som använder lite ljus. Tanken är MYCKET lättare att underhålla och algblomningar är mycket mindre vanliga. Konsekvensen av att använda högt ljus är att växternas tillväxthastighet ökar och därmed även algernas tillväxthastighet. Tillväxthastighet är inte detsamma som hälsa. Tankar som använder högt ljus och dålig CO2, eller dålig näring, kan ha växter som växer snabbt men som har alger eller andra hälsoproblem.

För nybörjaren, och även för den mer erfarna, om en tank köps som ett paketerbjudande som inkluderar standardbelysning, är det absolut värsta beslutet som kan fattas att tänka på att "uppgradera" lamporna. Det kommer alltid att vara början på problem. Akvarister uppmuntras att lära sig att odla växter med standardbelysning eller låg belysning först, oavsett CO2-injektion eller flytande tillskott. Om man efter att ha fått lite erfarenhet önskar snabbare tillväxthastigheter kan intensiteten ökas, men detta medför alltid risken för försämrad växthälsa om de andra komponenterna inte åtgärdas FÖRST.

Hur är det med Kelvin och spektrum?

Förmodligen det näst sämsta rådet om belysning är att växter kräver 6500K för att vara i optimal hälsa. Denna myt har funnits till synes för alltid, för naturligtvis är solens färgtemperatur cirka 6000K-6500K, så naturligt antar alla att detta måste vara den perfekta "kvaliteten" på ljus. Säljare trycker på "speciella växtlampor" till exorbitanta priser till intet ont anande hobbyister. Om sanningen ska fram ser få, om några, vattenväxter någonsin fullt spektrum middagssol, eftersom de växer under takskuggan och under grumliga vatten i världens regnskogar, vilket gör värdet av Kelvin-temperatur eller fullt spektrum meningslöst. Dessutom kommer ingen glödlampa ens i närheten av solens spektrala fördelning. Att ha några toppar i några smala band approximerar inte solen på något sätt, form eller slag. Termen "Fullt spektrum" är bara en annan marknadsföringsterm som används för att locka människor. Om man skulle lägga ut ett dussin olika glödlampsmärken, som alla hävdar att de är 6500K, skulle de alla se ut att ha olika färger, så ingen glödlampa är egentligen 6500K i alla fall. När man läser Kelvin-värdet på glödlampor, bör numret användas mer som ett modellnummer snarare än att ha något vetenskapligt värde.

Lysrör från den lokala järnhandeln odlar växter precis på samma sätt som en speciell växtlampa. Det finns egentligen ingen skillnad i prestanda förutsatt att lamptyperna är desamma och förutsatt att effekterna är desamma. Växter anpassar sig automatiskt till sin miljö genom att producera pigment som svarar på det tillgängliga spektrumet. Därför kommer en lampa som köpts från B&Q, eller från Home Depot, eller från vilken DIY-butik som helst i grannskapet att göra precis samma jobb, oavsett spektrum. Skillnaden är att hobbyisten kanske inte gillar färgkastet från B&Q-lampan. Kelvin-klassificeringar och andra färgparametrar bör därför endast beaktas i samband med den känslomässiga inverkan det har på betraktaren. På samma sätt, till exempel, i en slakteributik, har lamporna som används för att belysa köttet typiskt en röd komponent. Detta får köttet att se godare ut. Det är en illusion, men slaktare känner till detta mycket väl, och de skulle sällan välja att använda en lampa med mycket blått eller grönt, till exempel, eftersom detta skulle ge köttet ett negativt estetiskt intryck.

Färger bör användas som vi skulle använda en pensel, för att måla stämningar på tanken. Om flera glödlampor används kan man simulera morgonljus med röda och orangea färger och senare på dagen byta till blåare toner. Det är aldrig nödvändigt att begränsa färgerna som används över tanken i någon missriktad uppfattning om att växter inte kommer att må bra med något annat Kelvin-värde än 6500K. Det hör strikt till fantasins värld.

Vad är det med LED?

Allt eftersom LED-enheter blir mer prisvärda kommer tillgängligheten och funktionerna att öka. Gör-det-självare kan skaffa råmaterial och koppla sina egna armaturer. Den viktigaste funktionen i LED-världen är möjligheten att dimma modulen från 0 % till 100 % intensitet. Detta är faktiskt en mycket mer värdefull funktion än hur mycket PAR enheten har, vilket oftast är för högt i alla fall. Dimning möjliggör maximal kontroll, vilket innebär algkontroll. En annan bra funktion hos de dyrare enheterna, och som kan komma att sippra ner till de billigare enheterna, är tillgängligheten av flera färgade dioder kombinerat med programmerbarhet. Som nämnts är detta en konstnärlig funktion och så snart människor vaknar upp från sin 6500K-hypnos kommer de att inse det sanna värdet av färg. Fiskar och andra djur kan fås att se mer färgstarka ut. Favoritlysrör kan simuleras med rätt blandning av RGB och CYMK.

Frågan om växter kan odlas med LED borde vara uppenbar vid det här laget. Återigen är viktigare faktorer i en LED-design kontrollerbarhet, estetik, tillförlitlighet och så vidare.

Belysningstid (fotoperiod)

Växter behöver sällan mer än cirka 8 till 9 timmars ljus. Att ha en längre fotoperiod än så uppmuntrar bara till alger. Det är alltid bäst att ha en timer för lamporna, och om tanken är CO2-injicerad bör det också finnas en separat timer för gasmagnetventilen. Att glömma att släcka lampan kan få allvarliga konsekvenser för växterna.

Fotoperiodens längd bör alltid beaktas i samband med intensitet. Som nämnts tidigare i artikeln är det intensiteten som orsakar skador, därför, om intensiteten är överdriven, måste fotoperioden strikt begränsas för att minimera skadorna. Om belysningen är för låg (vilket nästan säkert ALDRIG händer) kan ingen fotoperiods längd kompensera.

Om hobbyisten arbetar sent skift kan fotoperioden flyttas i den riktningen så att visning är tillgänglig när han/hon är hemma. Växter bryr sig inte om vilken tid på dygnet det faktiskt är, bara att fotoperioden är regelbunden och konsekvent.

Effekter av indirekt eller direkt solljus från fönster

Detta är ytterligare ett område där akvarister oroar sig mer än nödvändigt och feltolkar observationerna. I en CO2-injicerad tank, om CO2, flöde, distribution, näring och underhåll är tillräckligt, har solljus som faller på tanken ingen negativ effekt. Akvaristen behöver inte vidta några särskilda försiktighetsåtgärder på grund av invasivt solljus. Men om solljus träffar tanken och detta till synes resulterar i någon typ av alger, då är detta en stark indikator på att det finns ett mer grundläggande problem i tanken och att akvaristen behöver titta på de ovannämnda faktorerna. Det vanligaste problemet kommer att vara BGA på botten av frontglaset, kanske strax under gruset. Svart tejp kan användas för att blockera ljuset men detta är inte särskilt konstnärligt. Nitratnivåerna kan ökas för att åtgärda detta.

Hjälper reflektorer?

Reflektorer på cylindriska rör, kompaktlysrör och så vidare kan öka PAR-utgången från armaturen. Värdena varierar från 10% till 20% beroende på konfiguration, renhet och material. Som nämnts, om tanken lider av för mycket PAR, då är reflektorerna en dålig sak och bör tas bort för att hjälpa tanken att återhämta sig. Om tanken mår bra kan reflektorerna betraktas som en bra sak.

Vilka är tecknen på för mycket PAR?

Eftersom ljusintensiteten driver behovet av allt annat, är tecknen på för mycket ljus vitt skilda. För mycket ljus orsakar ett behov av mer näringsämnen än vad som ibland levereras. Listan över näringsbrist är lång och behandlas i en separat artikel. För mycket ljus orsakar ett behov av mer CO2 än vad som levereras. Detta orsakar sedan CO2-brist som kännetecknas av smältande, fallande blad, försämring och röta, svarta fläckar, bruna fläckar, curling eller annan bladdeformation, samt hål i bladen. CO2-relaterade alger som trådalger eller andra trådformade alger, BBA eller andra röda alger. Diatomalger kan dyka upp efter en ljus-"uppgradering". Det är fullt möjligt att belysningen är så hög att den kräver så höga CO2-nivåer att den blir giftig för faunan.

Är en siesta en bra idé?

Siestan främjades av ett företag vars forskningspersonal trodde att eftersom det var frekventa regnskurar i tropikerna, som blockerade solen under en betydande tid under dagen, följer det att att släcka ljuset mitt på dagen var bra för vattenväxter. Som det visar sig finns det inget påvisat samband mellan växthälsa och siestan. I många fall, beroende på de andra förhållandena i tanken, försämrades växthälsan, i andra fall förbättrades hälsan och i de flesta fall finns det ingen skillnad. Fördelningen av effekten betyder i huvudsak att det fanns andra saker som hände i tanken som inte hade något att göra med siestan.

Finns det en bästa glödlampa eller bästa glödlamptyp?

Ja, den bästa glödlampan är den som får akvariet att se bäst ut för dig och som inte gör livet till en misär genom att vara överdriven med överdriven PAR. Allt annat kan kastas ut genom fönstret. Oavsett om det är T5, T6, T8, T12, Halid, LED. Oavsett om det är en armatur, hängande lampa, Clip on Arc Pod-typ. Växter kan odlas även med volframbelysning. De bryr sig verkligen inte. När du handlar belysning uppmuntras hobbyister att först leta efter de viktigare sakerna som hjälper till att garantera framgång, såsom rätt nivåer av flödesgenomströmning/filtrering, en bra CO2-upplösnings- och distributionsplan, ett gediget näringsprogram och frekventa vattenbyten och underhållsplan. När alla dessa viktigare element är på plats kan man njuta av vilken typ av belysning som helst och, om man är försiktig, av vilken intensitet som helst.