Влияние типа ламп на спектральные характеристики света и рост аквариумных растений

[Vasnecov]

Влияние типа ламп на спектральные характеристики света и рост аквариумных растений

В течении некоторого времени было проведена серия экспериментов, результаты которых, думаю интересны не только профи, но и любителям, потому хочется ими поделиться.
Итак, последнее время на рынке акваримного света кроме привычных нам ламп накаливания и обычных люминисцентных ламп – тип Т8, появились лампы Т5, энергосберегалки и МГ. Стало интересно – если не брать голые теории, в чем разница данных ламп для нашей цели – скорости роста и габитуса растений. Для прояснения для себя данной проблемы было потрачено некоторое количество денег, и закуплены лампы Т5, эргономки и МГ, с помощью которых была проделана следующая серия экспериментов.

Аквариумы:

70*50*40 (ДШВ) = 140 литров.

Исследуемые виды растений:
Limnofilla aquatica
Echinodorus «Rose»
Echinodorus «aspersus»
Rotala macrandra var «green»
Rotala macrandra var «red»
Eichornia crassipes
Hemianthus microdermoides «cuba»

Лампы:
Брались лампы специальные, для выращивания растений, так как они хоть и визуально искажают цвета для наблюдателя, но обеспечивают лучшее КПД для растений чем лампы для обычного освещения аквариумов и бытовые лампы.
Т8- Osram fluora, 36 Вт.
Т5 - SunSun T5 GR-Bio 39 Вт.
Энергосберегалки – Люмакс 2700 20 Вт
МГ - OSRAM Powerball HCI-TS150/WDL 942

Освещение выставлялось приближенное к 140-150 Вт на каждый аквариум, цифры немного колебались, ввиду разной мощности ламп и в итоге пришли к такому виду:

Т8- Osram fluora, 36 Вт. * 4 = 144 Вт.
Т5 - SunSun T5 GR-Bio 39 * 4 = 156 Вт.
Энергосберегалки – Люмакс 2700 20 Вт * 7 = 140Вт.
МГ - OSRAM Powerball HCI-TS150/WDL 942 = 144 Вт.

Цифры немного отличаются, но не настолько, что бы серьезно влиять на реузьтаты.

Грунт:
Кварцевый песок, фракция 1.4-2.5 мм, толщина 7 см, под слоем грунта земляная смесь, состав: сапропель, торф, глина 2:1:1, толшиной 1 см.

Аквариумы стоят на стойке, по 2 в ряд в длину, для уравноивания хим. состава воды каждая пара была закольцована по принципу ссообщающихся сосудов и фильтра.

СО2 – на каждый аквариум, с помощью отдельного фильтра и реактора из 20 мл шприца, 2 булька в сек.

Температура держалась на уровне 26 градусов.

Растения садились в равных количествах, в каждом аквариуме по 2 эхинодоруса каждого вида среднего размера (не достигших половозрелости), хемиантуса 30 см2, длинностебельные растения равными частями до заполнения аквариума, гиацинты среднего размера по 2 штуки, что бы не сильно затеняли аквариум.


Результаты:
Как оказалось, существует некоторая закономерность, между «точечностью» освещения и ростом растений. Под МГ и Т5 лучше росли эхинодорусы, под Т8 и энергосберегалками – длинностебелька, что проявлялось в более облиственных стеблях под более рассейянным светом. Видимо, в таком случае менее затеняются нижние листья верхними. Зато под Т5 и МГ у длинностебельки были более густые шапки, видимо из за более интенсивного освещения + более высокой температуры поверхности воды – ведь Т5 греются сильнее Т8, не говоря уже о нагреве поверхности воды МГ.
Эхинодорусы под точечными источниками росли роскошно, видимо локальное освещение сыграло свою роль, было замечено увеличения толщины листа – соответсвенно слоев столбчатой и губчатой паренхимы, строение стало напоминать строение листьев с С4 типом фотосинтеза, на листьях эх. розе, находящихся близко к поверхности воды (но не «сухих»), прямо под источниками освещения появились устья!!!
По видимому усиленное освещение стимулировало «овоздушивание» листьев, находящихся в водной среде.

Хемиантус куба лучше рос под точесными источниками света, но был более гутсым под рассейным светом, что возвращает нас к длинностебельным растениям.

Гиацинты лучше расли под Т5 лампами – видимо более сильный нагрев воздуха под ними улчушил его состояние, в то время как под МГ он либо сох, либо видимо не получал достаточное количество света и практически не рос, в зависимости от положении куста на поверхности воды.

Обращает на себя внимание габитус растений. Лучший был под рассейяным светом – особенно для длинностебельки. Кроме как затенение, появилась идея о более нелинейном спектре Т5 и МГ, по сравнению с Т8 и энергосберегалками, видимо линейность зависит от «точечности» источника освещения, что иногда поднималось некоторыми авторами, со ссылкой на проявления в таком случае Теоремы Коши (http://fismat.ru/mat/lec2/lec10.htm), о отношении приращений функций на данном отрезке равно отношению производных в точке e, что для точечных источников света дает меньшую длину отрезка.
Думаю данная идея немного нятянута, но тем не менее явно подтверждается результатами, так что на этот счет можно копать дальше.

Переход растений на С34 тип фотосинтеза, говорит о том что в таком случае растений в состоянии поглощать СО2 и во время темновой фазы фотосинтеза – то есть нет смысла при такмо освещении выключать подачу СО2 на ночь, более того, она полезна.

Выводы:
Для содержания эхинодорусов лучше применять точечные источники освещения, для длинностебельки – рассейнные, может увеличив их мощность для повышения густоты шапок и перехода растений на С4 тип фотосинтеза, что для растений, родина которых тропические арйоны не должно представлять проблем. Как поведут растения нашей широты, исследовано не было, но думаю это врядле возможно. Более сильный свет стимулирует образование устьиц на подводных листьях, что по видимому может использоваться при переводе растений из водной среды в воздушную, и возможно наоборот – то есть понятно, что лучшие условия по освещению приводят к более интенсивной транспирации у воздушных форм растений и образованию большего количества устьиц, а если мы уменьшим освещение – то устьиц станет меньше, и такое растение будет лучше адаптироваться к водной среде.

[Mykhaylo]

А фото? Не увидел продолжительность эксперимента.

о более нелинейном спектре Т5 и МГ

Насчет МГ ничего не скажу, а в Т5, если это как было указано специализироване лампы - нелинейность должна быть по определению. Неплохо было бы попробовать бытовую Т5 с 2700К для сравнения.
Да и отнесение Т5 к точечным источникам и КЛЛ к рассеяным - непонятно (или я неправильно понял описание)

А так работа очень интересная.

[Vasnecov]

Продолжительность - 2 месяца, 4 банки в наличии.
Фото позднее - все фото в Raw формате, сырые и их много - руки еще не дошли.

Дело в затенении - при более точечном освещении литься, особенно длинностебельки отбрасывают более четкие тени, таким образом "обкрадывая" нижние листья.

[doctor]

Истерико!!!!
Пац сталом!!!!
Игорь!!!! Зачотно!!!. Я теперь понял почему у меня летом была нитчатка. Я забыл в МГ самоиндукцию цоколей учесть. 3 МГ-эшки!!!? 6 цоколей - это же набегает. Вот он откуда перкос пошел.

[Vasnecov]

Кстати - индукция самая сильна должна быть у Т5 ламп - потмоу что у них высокочастотное питание. Там кроме индукции еще важно не сложить случайно "лишний" длинный провод в кольцо - за счет индукции частота в проводе удваивается и цветовая температура может увеличится вдвое, а если больше витков - в большее количество раз. Так кстати китайцы делают в дешевых светильниках на Т5 лампах - везде лампы одинаковые, с низкой цветовой температурой, а если к примеру нужен а ля Марин-гло - 5-10 витков провода и у вас из флоры отличный марин гло. Можно пользоваться - если у вас в магазине нет морских ламп, на раз.

[doctor]

Безусловно. Тут еще одна проблема. Когда инертные газы с примесями - то скачки цветовой температуры идут более жестко, что само по себе пагубно действует на хролофилл и разрушает хлоропласты. Потому то пока и китайские МГ не так популярны при своей низкой цене. Европейские лампы напротив немало внимания уделяют очистке инертных газов от примесей. Соответсвенно и цена выше. Апофеоза достигли лампы и продукция АДА. Великий мастер сам лично контролирует изготовление ламп на заводе третьей компании , расположенной на северном отроге Фудзиямы. Где по словам ученых, на сегодня, одно из самых чистых мест на планете. Потому и так шкалит цена на эти лампы.

[Vasnecov]

Кстати - соли жесткости еще та штучка. При многослойном откладывании слоий кристаллов вызывают поляризационный эффект, который приводит к непредсказуемым результатам - появлению светокультур впервые, влиянию спектра в аквариуме на рост корней горшечных растений на подоконнике, я уже не говорю о влиянии на хозяв, смотрящих на аквариумы - начинают курить анубы, искать в интернете спектрографии ламп и спорить что лучше для человека, заводящего аквариум первый раз - МГ, Т5 или лампы накаливания...

[doctor]

Допис від Шереметьев

конечно, очень сильно влияют отложения временной жесткости на покровных стеклах и стяжках...

Да магниевые соли провоцируют смещение в красную часть спектра, посему этот феномен назван "квазиэффект Доплера"

[doctor]

Эка!! Раньше бы знать!!!!
Учту на будущее.

[Mykhaylo]

Инертные газы, накипи - вы попробуйте поменять полярность вилки в розетке - растения начнут вниз расти.

[Mykhaylo]

Настоящие экспериментаторы пользуются вилками фабрики "Текстильщик" (СССР, ГОСТ 1234.45/1972), которые не влазят в евророзетку по определению

[Чебурген]

Милые первоапрельские штучки.... А как здорово всё начиналось...

[борисфен]

Кхм. В этом ключе хотелось бы узнать, что в первом посте было сказано серьезно, а что - нет? В частности, сомнения вызывает переход на С4 (вроде тип фотосинтеза определяется генетически?). Или там все стеб?

[ikhtiandr]

Честно говоря я не биолог по образованию и про С4 вобще только не так давно узнал. Но то что я понял это С3- для растений умеренных широт, а С4 тип фотосинтеза- тропические растения. Вроде так. Получается, что Борис описывал на своих растеиях именно переход из одного типа фотосинтеза в другой. То же не могу понять, про что шла речь при упоминании этих типов фотосинтеза. Растолкуйте, пожалуйста. Что касается в меньшем количестве листье у длинностебельки на глубине при освещении МГ-лампой- в своих аквариумах такого не замечал. Наоборот, под ЛЛ наблюдается более сильная нехватка листьев, так как тени листья то отбрасывают вот только при равности ватт на литр(условной) у МГ-эшек свет все таки получше будет. Про эхи ничего не могу сказать- вспоминаю про них ностальгически.

[борисфен]

Допис від ikhtiandr

Но то что я понял это С3- для растений умеренных широт, а С4 тип фотосинтеза- тропические растения. Вроде так.

Не совсем. Если вкратце, то при С3-фотосинтезе процессы фотолиза воды (т.е. по сути фиксации энергии света в хим. соединениях) и карбоксилирования (т.е. использования этой энергии для фиксации СО2 и синтеза новой органики) практически не разделены пространственно и во времени. При этом фермент карбоксилаза/оксигеназа имеет очень высокое сродство к кислороду, и частично, вместо фиксации СО2, окисляет органику. Это приводит к большим потерям энергии при фотосинтезе и большому снижению его эффективности. Эволюционно это объясняют тем, что во времена возникновения фотосинтеза как процесса кислорода в атмосфере было очень мало, а СО2 - наоборот много. Сейчас кислорода намного больше, поэтому возникла схема С4, при которой фотолиз воды и фиксация водородов происходит в клетках палисадной паренхимы (у поверхности листа), затем яблочная кислота (как переносчик водородов) транспортируется в клетки обкладки проводящего пучка (в глубине листа, где меньше О2), где и происходит карбоксилирование. Но при таком разделении процессов тоже происходит потеря энергии. Поэтому так сложилось, что С4 тип более эффективен при высокой инсоляции, С3 - при низкой. Но не все растения умеренной зоны - С3 (та же кукуруза - С4), и далеко не все тропические - С4. И главное - что в целом это генетически обусловленный признак.
ЗЫ: Есть еще САМ фотосинтез у толстянок - там вообще фотолиз воды происходит днем (оно и очевидно - процесс только на свету возможен), а фиксация СО2 - ночью.