Piotr Łuczka, Paweł Zarzyński
W poprzedniej części artykułu omówiliśmy podstawowe pojęcia z zakresu techniki świetlnej. Zdefiniowaliśmy strumień świetlny i związany z nim parametr skuteczości świetlnej oraz istotę właściwego uformowania strumienia świetlnego w oprawie. Opisaliśmy parametry wywodzące się z falowej natury światła i charakteryzujące źródła światła, takie jak widmo, odwzorowanie barw i związany z nim współczynnik Ra. Pozostaje jeszcze kwestia tego, jakiego światła potrzebują rośliny i jak znaleźć kompromis między ich potrzebami, a specyfiką odbioru światła przez ludzkie oko. Czyli – innymi słowy – jak dobrać oświetlenie do akwarium, które jednocześnie sprawiałoby, że zbiornik będzie się doskonale prezentować, a rosnące w nim rośliny znajdą świetne warunki do rozwoju.
Aby rośliny wzrastały podobnie jak w naturalnym środowisku muszą mieć zapewnione warunki: właściwe oświetlenie, wodę bogatą w dwutlenek węgla i odpowiednie podłoża. Co kryje się po pojęciem właściwego oświetlenia? Stosując nomenklaturę ilościowo-jakościową z pierwszej części akrtykułu należy zapewnić roślinom odpowiednią „ilość światła” oraz jego „jakość”. Ilość oznaczać będzie „moc światła” czyli całkowity strumień świetlny trafiający do wody w akarium lub inaczej natężenie oświetlenia na powierzchni liścia. Z jakością oświetlenia jest tak jak z karmami, im karma zawiera więcej składników odżywczych tym zwierzę naje się jej mniejszą ilością.
Podobnie z oświetleniem. Im światło jest „lepszej jakości”, jest lepiej dobrane, tym mniej go potrzeba by rośliny wzrastały. Mniej światła to mniejsza moc źródła światła, mniejsze zużycie energii. Wobec tego jaka powinna być „jakość światła”, by spełnić wymagania roślin?
Widmo absorpcyjne chlorofilu
Światło jest wykorzystywane przez rośliny w procesie fotosyntezy. W dużym uproszczeniu do tego procesu zużywane są głównie kwanty niebieskiego i czerwonego światła. Obrazuje to widmo absorpcyjne chlorofilu.
Oznacza to jednocześnie, że pozostałe promieniowanie z zakresu widzialnego emitowane przez źródła światła jest obojętne dla roślin i nie może być wykorzystywane w procesie fotosyntezy. Zgodnie z tą teorią, aby zapewnić roślinom odpowiednie jakościowo światło należałoby je oświetlić np. wyłącznie czerwonymi i niebieskimi diodami odpowiedniej mocy. Tak, to prawda. Wiedza ta wykorzystywana jest przez plantatorów roślin prowadzących nowoczesne uprawy szklarniowe – oświetlają oni swe rośliny energooszczędnymi diodami led wytwarzającymi wyłącznie światło niebieskie i czerwone (użycie ledów o jakimkolwiek innym zakresie byłoby w tym przypadku najzwyklejszym marnowaniem energii elektrycznej). Uprawy świetnie rosną w takich warunkach – dodatkowo, zmieniając proporcje światła czerwonego do niebieskiego, można mieć wpływ na szybkość wzrostu i kwitnienie.
Współczynnik PAR
Promieniowanie opisane przez widmo absorpcyjne chlorofilu tj. wykorzystywane w procesie fotosyntezy określa się mianem promieniowania fotosyntetycznie czynnego (z ang. PAR albo PHAR – photosynthetically active radiation). Dlaczego więc nie stosujemy w akwariach opraw złożonych z czerwonych i niebieskich diod?
Odpowiedzią jest powyższe zdjęcie. Połączenie światła niebieskiego i czerwonego daje światło widoczne dla ludzkiego oka jako różowe. A oświetlone różowym światłem obiekty praktycznie tracą swe naturalne kolory i wyglądają jak posypane popiołem. Tak więc idealnie dobrane dla roślin światło absolutnie nie spełnia drugiego z podstawowych warunków, czyli nie gwarantuje ładnej prezentacji akwarium, a wręcz przeciwnie.
Aby zobaczyć barwę np. zieloną musimy oświetlić obiekt światłem zawierającym tą barwę. Aby zobaczyć wszystkie kolory roślin i ryb w akwarium musimy akwarium oświetlić światłem białym zawierającym wszystkie długości fal z zakresu widzialnego. Czyli światłem o wysokim współczynniku oddawania barw CRI.
Z powyższego wynika, iż – aby spełnić obydwa główne cele związane z oświetlaniem akwarium – należy zapewnić zarówno światło niebieskie, jak i czerwone (dla roślin), a światło białe do obserwacji akwairum (dla człowieka).
Moc, długość fali, temperatura barwowa, współczynnik PAR, współczynnik CRI, skuteczność świetlna… Jak widać istnieje wiele parametrów opisujących światło i czasem trudno się w tym połapać. Czym zatem kierować się doradzając akwarystom wybór właściwego oświetlenia do ich zbiorników?
W oświetleniu akwarystycznym coraz częściej stosuje się źródła LED. Są to tzw. ledy białe ciepłe lub zimne. Źródłem światła jest dioda niebieska pokryta warstwą luminoforu w którym zachodzi zmienia długość fali świetlnej.Temperatura barwowa (ciepły, zimny) jest zależna od grubości luminoforu. Są to aktualnie najpopularniejsze, przez co najtańsze źródła światała i producenci chętnie po nie sięgają. Natomiast wadą tego typu źródła w zastosowaniach akwarystycznych jest zbyt mała ilość światła czerwonego niezbędnego do zapewnienia odpowiedniego wzrostu i wybarwienia roślin oraz wybarwienia ryb. Należy również pamiętać, że światło czerwone i podczerwone jest silniej absorbowane przez wodę co zwiększa niedobór czerwieni. Producenci wzbogacają więc oprawy LED wyposażając je w dodatkowe źródła światła czerwonego. Dobrą cechą oprawy akwarystycznej może być możliwość regulowania lub wyłączenia światła czerwonego co umożliwi akwaryście dobranie tempa wzrostu roślin.
