Интенсивность излучения, освещённость и световой спектр морского аквариума
Под «интенсивностью излучения» и «освещенностью» подразумевается количество света, исходящее от его источника и попадающее в аквариум.
Так как большинство подходящих для аквариумного содержания кораллов в природе растут на мелководье, нам приходится обеспечивать им очень высокую освещённость.
К сожалению, измерение освещённости требует больших расходов и вряд ли может быть проведено в домашних условиях, поэтому в аквариумистике применяются данные опытов и экспериментов. Они были рассчитаны на основе мощности источника света (единица измерения ватт, W) и в зависимости от высоты аквариума. Например, в продаже можно найти металлогаллогенные лампы мощностью 70, 150, 250, 400 и 1000 W, которые применяются в аквариумистике.
Цвет освещения говорит о спектральном составе света. Свет — это электромагнитное излучение, состоящее из волн различной длины (единица измерения — нанометр, nm).
Видимая человеческому глазу часть электромагнитного излучения находится в диапазоне 380-780 nm. Если разложить её, к примеру, с помощью призмы на составляющие, то фиолетовые тона займут диапазон между 380 и 420 nm, синие — между 4-20 и 490 nm, зелёные — между 490 и 575 nm, жёлтые — между 575 и 585 nm, оранжевые — между 585 и 650 nm, а красные — между 650 и 750 nm. Кроме того, существует излучение, которое не воспринимается человеческим глазом. К нему относится инфракрасное и тепловое излучение (в длинноволновом диапазоне свыше 750 nm), а также рентгеновское и гамма-излучение (короткие волны).
Наряду с видимым светом определённое значение в аквариумистике имеет и ультрафиолетовое излучение. Выделяют три поддиапазона ультрафиолетового излучения: UV-A, UV-В и UV-C.
UV-A-излучение (315-400 nm), которое проникает через обыкновенное силикатное стекло, вызывает флуоресценцию кораллов. Этому явлению способствует целый ряд различных флуоресцирующих пигментов, биологические функции которых различны. С одной стороны, пигменты защищают кораллы от опасного ультрафиолета и высокой интенсивности света в чистой прибрежной воде (см. об этом Wiedenmann, 2005), отражая, например, яркий видимый свет, который может тормозить процесс фотосинтеза зооксантелльных водорослей и даже вызывать у кораллов стресс. С другой стороны, флуоресцирующие пигменты кораллов, живущих на большей глубине или в тени, выполняют, видимо, абсолютно противоположные функции. Очевидно, они усиливают действие получаемого солнечного света и повышают эффективность фотосинтеза симбиотических водорослей, что, естественно, способствует лучшему снабжению кораллов питательными веществами. UV-B (280-315 nm) — это излучение, вызывающее у людей солнечные ожоги. То есть UV-B-излучение очень опасно и потому не должно попадать в аквариум. К счастью, нормальное силикатное стекло поглощает UV-B-волны, так что при использовании соответствующих защитных стёкол никакого вреда животным не наносится. UV-C-излучение охватывает диапазон между 100 и 280 nm. Для живых тканей этот вид излучения чрезвычайно опасен. В аквариумистике UV-C-излучение применяется в UV-стерилизаторах (UV-лампах), с помощью которых вода освобождается от вредоносных бактерий. Очень часто UV-лампы применяются в аквариумах с рыбами и беспозвоночными в профилактических целях: ультрафиолет убивает паразитов, чьё развитие проходит в толще воды. Разумеется, попадание UV-C-излучения в аквариум недопустимо. Осветительные приборы, испускающие излучение поддиапазонов UV-C и UV-В, следует использовать только с защитными стёклами, иначе очень быстро у рыб и беспозвоночных возникнут неизлечимые болезни (см. об этом Thaler, 200S). Спектр дневного света можно измерить и представить в виде диаграммы. Целью каждого морского аквариумиста, особенно того, кто содержит рифовые аквариумы, является создание системы освещения, которая наиболее полно будет имитировать природный спектр света. Только в этом случае кораллы будут расти хорошо и покажут свои естественные цвета. В этой связи нужно упомянуть и ещё об одном понятии — температуре света, которая измеряется в кельвинах (К).
Объяснение температуры света физиками выглядит несколько запутанным: «Температура света — это температура абсолютно чёрного тела, при которой оно испускает излучение с той же цветностью (хроматичностью), что и рассматриваемое излучение».
«Холодный» и «тёплый» свет
Для нас, практиков, это означает следующее: чем выше температура цвета, тем «белее», или «холоднее», свет. В этом случае преобладают фиолетовые, синие и зеленые составляющие цвета. Если температура цвета низкая, то свет становится «тёплым», при этом доминируют оранжевые и красные компоненты излучения.
Какая же температура цвета наиболее благоприятна для рифового аквариума? Чтобы ответить на этот вопрос, предлагаю ещё раз обратиться к естественным условиям обитания аквариумных животных. Температура цвета солнца составляет примерно 5800 К. Но поскольку дневной свет представляет собой смесь из солнечного и отражаемого атмосферой света, температура цвета в зависимости от погоды и времени года может достигать 30000 К (Fossa & Nilsen, 2001). Исходя из этих величин, для рифовых аквариумов я рекомендую источники света с температурой цвета от 5200-6000 К (то есть лампы так называемого дневного света, для обозначения которых обычно используется английский термин «Daylight», сокращенно D). Если вы хотите, чтобы ваши кораллы имели оптимальную окраску, то приобретайте лампы с высокой температурой цвета (10000-13000 К). Светильники с ещё большим количеством кельвинов подходят только для специальных аквариумов или испозьзуются в качестве источников дополнительного освещения. Лампы с температурой цвета меньше 5000 К (отметка NDL = «холодный белый») не годятся для рифовых аквариумов, но используются в чисто рыбных «банках».
Источник
10 правил света для аквариума
1. Требования для пресного и морского аквариума к спектру света – разные, это нужно понимать для проектирования светильника для аквариума. Растениям в пресном аквариуме нужен красный и синий (660 и 450 нм). Даже больше красный (я бы сказал 5:1). А морским лучше и красивее больше синего – т.к. морская вода фильтрует красный и другие, оставляя преимущественно синий, к которому и привыкли обитатели морских аквариумов (в том числе и кораллы и другие). Но еще есть разновидности морских по глубине. Чем более глубоководные обитатели и кораллы — тем больше акцент на синий, чем мелководнее — тем на обычный аквариум (белый 10 000 — 12 000К, красный 660 нм, синий 450 нм).
2. Лучше (для экосистемы и роста) интенсивный свет в течении 8-10 часов в сутки, чем слабые люминесцентные лампы в течении 14-16 часов. При этом у Вас не будет таких проблем в низшими водорослями! Дело в том, что водные растения обычно активно поглощают энергию именно 8-10 часов, т.к. световой день в тропиках в среднем 12 часов, что короче, чем мы привыкли. Длинный световой день – провоцирует цветение воды и низшие водоросли, которые нам не нужны! Еще очень хорошие результаты были получены многими западными специалистами при перерыве освещения в обед на 1-2 часа, когда интенсивность ламп заметно уменьшалась. При этом в аквариуме наводится баланс по кислороду и разным процессам в растениях.
3. Принято, что аквариумисты отталкиваются при выборе светильника для аквариума от показаний Ватт \ литр . Но это не совсем корректно, т.к. разные лампы имеют разную отдачу света на Ватт. В общих рекомендациях: 0,1-0,3 Вт\л для свободных аквариумов без живых растений, для «голландских» с многочисленной растительностью – не менее 0,8 Вт\л.
4. Люксы и Люмены – это не совсем то, что характеризует свет эффективный для растений. Растениям нужны определенные спектры. В то время как Люксы характеризуют освещенность в широком диапазоне видимого спектра. Растению нужен спектр в районе 450 и 660 нм длины волны – это синий и красный диапазон света. А человеческий глаз наиболее восприимчив в диапазоне 550 нм – это зеленый. В итоге Вам может казаться, что лампа светит «хуже», в то время как для растений она даст больше пользы! Если хотите сравнивать лампы – смотрите характеристику значения PAR (фотосинтетическая активная радиация, в микромоль на м.кв в секунду). Подробнее о PAR тут >>
5. Среди ламп белого свечения (широкого диапазона) – лучше для растений свет с температурой 2700К. А для подчеркивания цветов – лучше 12 000 – 15 000К. Т.е. всегда есть компромис – или больше пользы растениям (и желто-зеленый оттенок болота в аквариуме) или красота красок (но скудный рост растений). Поэтому в идеале нужно применять и то и другое. Но это не очень хорошо, т.к. может быть переосвещение или недостаток растениям. Решить эту проблему могут только светодиоды, где Вы четко выбираете набор спектров и света, например берем 10 000 – 18 000 К для красоты рыб и наслаждения созерцания глазами, а для растений четко бьём в красный и синий (660 и 450 нм светодиодами). В итоге все и растет хорошо, и красиво, и настроить можно! Некоторые светодиодные светильники для аквариумов имеют настройку каналов и можно все сочетать как нравится. Можно например утром и вечером ставить больше белого света и наслаждаться красотой аквариума, а днем когда Вы на работе – сильнее включать красный и синий для роста растений.
6. Свет и экосистема. В детстве я сильно увлекался аквариумами. Но проблем было много и я ставил и дополнительные фильтры и химию применял и воду чаще менял, чего только не делал. Разгадка пришла позже, когда занялся изучениями светотехники. Оказывается люминесцентные лампы быстро теряют световой поток и особенно в нужном для растении диапазоне! Раньше считал, что достаточно менять их раз в год, потом пришел в 6 месяцам, а потом выяснилось, что уже через 1-2 месяца эффективность некоторых ламп сильно падает (от 20 до 60%). Глазу это не видно, только приборами, спектрофотометрами и другими! В результате – ставим свежие лампы и все поперло, начался активный рост растений, система работает. Потом затухает и опять все по новой. И это касается даже не китайских ламп, а немецких! Еще факт – производители чудо люминесцентных ламп сильно преувеличивают, делая специальные фито-названия. Они немного лучше, чем другие, но не сильно. Только начав работать с хорошими светодиодами я ощутил разницу. Но светодиоды нужны хорошие, мощные (от 1 до 5 ватта).
В итоге про свет и экосистему – если Вы сделаете или купите хороший свет, то у Вас будет гораздо меньше проблем со всем: нитраты, растения, здоровье рыб и т.д. Растения будут эффективнее поддерживать баланс воды и поглощать больше того же азота и СО2! Экосистема заработает лучше, чем с дорогими внешними фильтрами. Так что – это главное правило здорового аквариума.
7. Люминесцентные или светодиоды? Я в этом вопросе объективен, т.к. инженер и давно работаю с фитосветом для теплиц и гроубоксов. Люминесцентные лампы для аквариумов – привычны, недороги, и скорее всего у Вас все крепежи под цоколи ламп т5 и т8. Но уже есть и светодиодные модули замены т5 и т8. Но лучше покупать отдельные модули, с хорошим охлаждением и светодиодами 3 Ватта. Люминесцентные, как я уже писал, быстро стареют, много потерь на отражателе и т.д. В итоге – лучше разориться на хорошие светодиодные лампы для аквариумов, и это долгосрочная инвестиция!
8. Как минимальными силами улучшить рост растений в аквариуме? Скорее всего у Вас уже есть свет, и думаю для красоты созерцания его хватает. Но есть проблемы с ростом растений и нитраты часто достают?! Простым решением для пресного аквариума будет покупка недорогой светодиодной фитолампы и установка ее как дополнительной, можно даже в цоколе Е27 купить и поставить рядом. Но напоминаю – светодиоды от 1 до 5 Ватта, не менее! Светодиодные полоски, ленты и гирлянды, с маломощными светодиодами – это декорация. Толку для растений почти не будет! Например есть модули светодиодные по 14,5 Ватт (там почти 300 маломощный светодиодов красного и синего света). Толк от нее есть, но только на расстоянии не более 10 см от растения. Т.е. своим размером она просветит область 30х30 см. Бюджетный вариант. Е27 лампы по 15-50 Ватт стоят тоже не дорого, я бы рекомендовал их!
9. Если Вы не хотите бурного роста растений , но хотите что бы они все же были в аквариуме. Что делать? Занижать освещенность? Нет! !! Лучше чаще пропалывайте ваш подводный огород, не ленитесь, продавайте или дарите растения. Или выбирайте медленнорастущие растения. Света должно быть много! В противном случае – в дело вступают низшие водоросли и понеслась… Поэтому или ваши красивые растения или «борода» на стеклах. Низшие водоросли любят самый низкий диапазон синего, 400 нм и менее, поэтому с синим поаккуратнее, не много и не менее 440-450 нм.
10. Свет для растений и для рыб. Итак если мы все же добились достаточно света для растений и экосистема заработала, но рыбы у вас тенелюбивые – нет проблем, делайте теневые участки, да они и сами будут под густой растительностью образовываться, ставьте декоративные укрытия, коряги.
Надеюсь я пролил «свет» на ваш любимый аквариум и теперь Вы знаете необходимые правила света для аквариума, как и что нужно от лампы! Удачи Вам!
Если что – я всегда на связи и с радостью помогу дружеским советом.
С уважением, Андрей Борисов.
Источник