Ostatnio, zainspirowany roznymi watkami na temat przyrostow roznych korali w roznym swietle, klopotow opisywanych przez Was z koralami pod pewnymi rodzajami lamp LED i oswietlen w refugiach zaczalem przegladac Internet w poszukiwaniu informacji na temat wplywu swiatla na fotosynteze.
Temat fotosyntezy dla niektorych przerazajacy, dla innych pasjonujacy jest kolejnym przykladem jak zlozone jest nasze hobby i jak rzadko wykorzystujemy dostepna już wiedzę naukowa w naszym hobby.
Wiele wojen toczono na NR na temat oswietlenia akwarium morskiego. Z jednej strony tradycja HQI, T5 z drugiej strony głos nowoczesnosci: LEDy. Sam pamietam najaralem się swego czasu na LEDy ale przeszlo mi w kazdym razie na chwile obecna. Zeby nie było to 60W swiatla nad moim zbiorniczkiem pochodzi właśnie z LEDow. Nie planuje jednak w najblizszym czasie isc bardziej w tym kierunku, zwłaszcza ze do nowego zbiornika kupilem już 600W HQI+T5.
Kiedy ponad rok temu zagoscilem pierwszy raz u Kifla pamietam jak powiedzial mi jedna rzecz na temat oswietlenia: „korale rosna pod HQI a pieknieja pod T5” Co więcej, jak popatrzymy na TOTMy z RK to w zasadzie wszyscy swieca albo HQI albo T5.
Ogolnie wiemy z podstawowki ze rosliny fotosyntetyzuja czyli pod wplywem swiatla, wody i enzymow zmieniaja CO2 w wegiel organiczny. Energia potrzebna do tego powstaje kiedy swiatlo bombarduje fotonami czasteczki zielonego chlorofilu. Już nie z podstawowki wiemy ze nie wszystkie rosliny są zielone. Są rosliny zolte, czerwone, pomaranczowe, bardzo ciemno zielone, brazowe etc. To co z tym zielonym chlorofilem? Okazuje się ze barwnikow fotoaktywnych jest kilkanascie rodzajow. To one właśnie zabarwiaja rosliny na rozne kolory. Wszystkie te barwniki dzialaja podobnie - ich zadaniem jest ladowanie „akumulatorow”, które dostarczaja energie do procesow chemicznych potrzebnych do metabolizmu roslin
Skad jednak te roznice w kolorach. Wiemy ze natura dazy do prostoty więc czemu nie wszystkie rosliny są zielone. Okazuje się ze rozne kolory barwnikow maja inne „ulubione” dlugosci fal swiatla przy których wykazuja aktywnosc. Naukowcy stwierdzili ze niektore barwniki mogą być nieaktywne w ogole o ile nie dostana swiatla o odpowiedniej dlugosci fali. Oczywiscie na powierzchni Ziemi problemu to nie stanowi bo widmo swiatla slonecznego jest ciagle czyli nie ma brakow w roznych dlugosciach fal. Prawie zawsze jednak chloroplasty (male organelle komorkowe w których zachodzi fotosynteza) maja mieszanke roznych barwnikow (chromoforow) a tylko jeden jest dominujacy i wplywa na kolor rosliny. Część organizmow roslinnych może dostosowywac się do danego koloru swiatla zmieniajac tym samym kolor.
Oto tabela znaleziona na RK. Tabela przedstawia tylko najpopularniejsze barwniki chromoforowe. Dodalem dwa dolne barwniki – niebieski i czerwony które znalazlem w innym opracowaniu.
Zwroccie uwage na pozycje 8 i 9. Czy nazwy chromoforow z niczym się nie kojarza? DINOksantyna i DIATOksantyna to dominujace barwniki u dinoflagellata i diatoma (okrzemki)
Z tabeli wynika ze oba barwniki pracuja w przedziale dlugosci fali od 427nm do 482nm czyli niemalze dokladnie w zakresie led Cree Blue i RoyalBlue według tabeli ze strony Cree (tabela w w nizszej czesci postu) O czym to swiadczy? Może o tym ze wylaczenie niebieskiego swiatla LED dziala hamujaco na rozwój okrzemek i dino? Pisze o tym bo wielokrotnie czytalem ze akwarysci dotknieci tymi plagami w celu ograniczenia swiatla wylaczaja swiatlo biale i swieca samym niebieskim. A może to właśnie niebieskie trzeba wylaczyc? Jeszcze raz powtarzam ze chloroplasty maja najczesciej mieszanke roznych barwnikow więc mozliwe jest ze te inne beda musialy nadrabiac brak swiatla niebieskiego innymi dlugosciami fal. Warto to sprawdzic.
Druga ciekawostka są barwniki z pozycji 14 i 15. Dodalem je do gotowej tabeli bo mogą mieć znaczenie do walki z plaga cyjano. Obie fikobiliny wystepuja w chloroplastach cyjanobakterii. Interesujace jest to ze cyjanobakterie mogą zmieniac dominujacy chromofor dostosowujac się do swiatla (stad czasami są sinoczerwone a czasami rozowe). Tu jednak nie jest już tak wesolo jak z ksantynami dino i okrzemek. Jak widac barwniki cyjano są szalenie wszechstronne jeśli chodzi o wykorzystywane spektrum – tu walka kolorem swiatla nie pomoze – konieczne jest calkowite zaciemnienie.
Dodam jeszcze ze te same barwniki wystepuja również u czerwonych glonow wapiennych.
I jeszcze jedno... Wczoraj w nocy rozmawialem z Chodim na temat walki z cyjano. Otoz aktywnym skaldnikiem chemicleanu jest erytromycyna. Poszukalem troche w Necie i chociaz nie wnikalem w szczegoly wszystko wskazuje ze erytromycyna blokuje bialko w fikoerytrobilinie.
Na podstawie powyzszej tabeli stworzylem rysunek przedstawiajacy aktywna dlugosc fali poszczegolnych barwnikow na tle spetrum swiatla widzialnego. Widac w jak szerokim zakresie dzialaja wszystkie barwniki. Zakladajac ze, jak wspomnialem wyzej, większość chloroplastow zawiera mieszanke roznych barwnikow widzimy jak wazne jest dostarczenie odpowiedniego widma zeby stymulowac proces fotosyntezy. Dodam ze wysokosc pikow nie ma znaczenia. Chcialem tylko zaznaczyc aktywnosc barwnika w danej dlugosci fali. Warto rowniez zauwazyc ze barwniki nie maja nigdy tych kolorow w zakresach ktorych pracuja
Swiatlo, z punktu widzenia akwarysty ma spelniac dwa warunki. Po pierwsze aktywowac fotosynteze (z punktu widzenia roslin), po drugie wyciagac kolory (z punktu widzenia oka akwarysty) Wpływ widma swiatla na barwniki chromoforowe opisalem wyzej, a teraz opisze jak to jest ze swiatlo „wyciaga” poszczegolne kolory.
Swiatlo biale jest mieszanka wszystkich dlugosci fal powiedzmy pomiedzy 400 a 700nm. Jeśli takie swiatlo padnie na nieprzezroczysta powierzchnie, nie wszystkie barwy skladowe zostana odbite w jednakowym stopniu. O kolorze obiektu będzie decydowala suma kolorow które zostana odbite od obiektu. Swiatlo biale daje nam w ten sposob najbardziej neutralne kolory. Co zrobic zeby swiatlo podkreslilo nam te kolory które nas najbardziej interesuja? A no, swiecic nie bialym swiatlem a takim który bardziej podkresli dany kolor np. niebieskie swiatlo wyciagnie niebieski kolor korala. Z tego powodu w sklepach miesnych lady chlodnicze podswietlane są swietlowkami AquaPink zeby mieso mialo ladniejszy kolor.
Oto rysunek przedstawiajacy czemu widzimy czerwone jablko:
Mimo ze na jablko padaja wszystkie kolory fal swiatla widzialnego tylko kolor czerwony jest odbijany a inne barwy sa pochlaniane przez barwnik w skorce jablka
Jak widac teoretycznie najbardziej uniwersalnym swiatlem byloby swiatlo idealnie biale. Mamy wtedy pewnosc ze żaden kolor z akwarium nam nie ucieknie. Jednak jak już wpomnialem, zwykle chcemy podkreslic konkretne kolory w akwarium. Najczesciej są to: rozne odcienie niebieskiego, fioletu, rozu czy zieleni. Zeby to osiagnac stosuje się zrodla swiatla które maja zwiekszona intensywnosc tych widm.
Dochodzimy jednak do pewnego problemu, a mianowicie konfliktu interesow między koralami (zooxantellami) a tym jakie akwarysta chce osiagnac kolory. I tu dochodzimy do roznych zrodel swiatla stosowanych w akwarystyce.
Ogolnodostepne rodzaje oswietlenia stosowanego w akwarystyce morksiej można podzielic na trzy a wlasciwie na cztery grupy:
HQI
T5/T8
lampy LED (chinskie)
lampy LED (te bardziej zaawansowane
HQI – lampa w której swiatlo powstaje w wyniku luku elektrycznego w mieszaninie oparow halogenkow metali. Sklad gazu i dodatki metali np. rtec, sod, potas zabarwiaja swiatlo na okreslony kolor. Swiatlo HQI stosowane w akwarystyce jest najbardziej zblizone do swiatla dziennego dzieki ciaglosci w zakresach dlugosci fal jest uniwersalnym zrodlem swiatla dla wszystkich chromoforow.
Jednak w przypadku HQI trudniej jest wyciagnac poszczegolne kolory z jednej lampy
Przykladowy wykres widma dla lampy HQI zrobiony przez Przemka Cybulskiego (analizujac trzy ponizsze wykresy oprocz pikow w poszczegolnych zakresach nalezy porownac intensywnosc swiatla w danym zakresie na osi Y)
Swietlowki T5/T8 – (za wiki) „Jest to lampa elektryczna mająca najczęściej kształt rury, pokrytej od wewnątrz luminoforem, wypełniona parami rteci i argonem, w której źródłem świecenia jest promieniowanie widzialne emitowane przez warstwę luminoforu pokrywającego wewnętrzną powierzchnię rury. Wyładowania zachodzące pomiędzy elektrodami wolframowymi zabudowanymi przy końcach rury wytwarzają głównie niewidzialne promieniowanie ultrafioletowe o długości fali około 254 nm. Odpowiednio dobrane luminofory przetwarzają to promieniowanie na promieniowanie widzialne o pożądanej barwie swiatla (dzienne, chłodnobiałe, białe, ciepłobiałe, a nawet - głównie do celów dekoracyjnych - różnokolorowe, np. zielone, niebieskie, żółte, czerwone itp.).”
Ze względu na stosunkow na latwosc doboru luminoforu swietlowki bardzo dobrze podkreslaja wybrane kolory dzieki temu maja doskonale zastosowanie w akwarystyce morskiej. Swietlowki T5 maja jeszcze jedna zalete. Ze wzgledy na to ze z reguly musimy stosowac kilka swietlowek dużo latwiej jest dobierac kolor według indywidualnej potrzeby
Przykladowy wykres widma dla lampy T5 zrobiony przez Przemka Cybulskiego
Swiatlo LED – Zrodlem swiatla w diodzie LED jest w przeciwienstwie do HQI i T5 staly element polprzewodnikowy który pod wplywem pradu emituje promieniowanie w zakresie swiatla widzialnego, UV czy IR. Cechą LED która jest dość niekorzystna w zastosowaniu w akwarystyce morskiej jest problem bardzo waskiego zakresu spektrum emitowanego swiatla np. dioda Cree według opisu (rysunek ponizej - z moimi podkresleniami) producenta ma zakres tylko 15nm !!! Takie waskie piki niosa duza energie swiatla jednak trzeba mieć diody z absolutnie dobrego zrodla zeby wiarygodny zakres widma pokrywal się z zapotrzebowaniem zooksantelli.
Zakresy widma dla roznych kolorow LEDow
Fragment tabeli specyfikacji diod CREE RoyalBlue i Blue (podkreslenia moje)
LEDy (chinskie) – nie jestem specjalista od LEDow, jednak ze względu na popularnosc tematu LEDow to i owo wiem. Glownym problemem w „chinczykach” pomijajac wydajnosc diod jest fakt zastosowania diod o niedostosowanej docelow akwarystycznych dlugosci fal emitowanego swiatla. Najczesciej są to po prostu diody niebieskie i biale może i daja dobre wrazenia estetyczne dla ogladajacego akwarium jednak ale czy daja odpowiedni zakres swiatla dla zooksantelli?
Nowoczesne lampy LED projektowane z mysla o zdrowych i rosnacych koralach mniej lub bardziej skutecznie omijaja problem waskiego spektrum. Robione jest to w dwojaki sposob. Do wypelnienia widma pomiedzy pikami stosuje się albo dodatkowe swietlowki T5 wbudowane w lampe albo panele z mieszankami roznych LEDow aby maksymalnie wypelnic zakres swiatla. To drugie rozwiazanie daje nam dodatkowa mozliwosc latwiejszego sterowania calkowita barwa swiatla. Producenci lamp LED do zastosowan akwarystycznych stosuja coraz więcej kanalow swiatla aby dokladniej trafiac w zakresy aktywnosci odpowiednich barwnikow. To oczywiscie wymaga najlepszych diod które posiadają wiarygodne specyfikacje a które są niestety wielokrotnie drozsze od „chinczykow”
Oto wykres spektrum nowoczesnej lampy LED zrobiony przez Przemka Cybulskiego
Ten post jest zbiorem moich (i tylko moich) przemyslen na temat zlozonosci problemu swiatla w akwarystyce i zadnych z moich wnioskow nie nalezy traktowac w sposob arbitralny. Wasze doswiadczenia moga byc calkowicie odmienne.
Swiatlo sloneczne jest glownym zrodlem energii na Ziemi a my z oczywistych wzgledow musimy je zastapic lampami ktore mniej lub bardziej je nasladuja. W tym poscie staralem się zastanowic nad tym czemu swiecac można zaglodzic korale. Zeby nie zostac posadzonym o kumoterstwo celowo nie odnosilem się do konkretnych produktow dostepnych na rynku i gdzie to mozliwe usunalem nazwy tych produktow. Większość rysunkow sciagnalem z netu .
Zapraszam do konstruktywnej dyskusji i dzielenia sie swoimi doswiadczeniami.