Давно обещанная статья из архива "Статьи: В.Смирнов, Основы аквариумного освещения"

[doctor]

Часто вспоминаю эту статью на форуме и все обещал выложить. Вот. Заболел и появилось время покопаться в архиве. Статья содрана давным давно с сайта Юдакова.
Привожу без правко. Думаю будут несогласные. Но ознакомиться с ней полезно.

Статьи: В.Смирнов, Основы аквариумного освещения

"Современный аквариум" #8, ноябрь 2002

Первичным источником энергии на Земле в сложноорганизованной трофической цепи живых организмов является солнечный свет. Процесс поглощения электромагнитной энергии солнца хлорофиллом и вспомогательными пигментами и превращение ее в энергию химических связей, поглощение CO2 из окружающей среды, восстановление его в органические соединения и выделение кислорода называется фотосинтез. Но речь пойдет не о фотосинтезе, как таковом (всем, кому интересен этот процесс в контексте физиологии растительной клетки могут присылать мне почту, обязательно отвечу). Я хочу рассказать о роли и значении света в организации декоративного аквариума.
Любой, даже самый примитивно организованный аквариум, нужно рассматривать как искусственный микробиоценоз, созданный самим аквариумистом. Следовательно, сам аквариумист способен в той или иной степени управлять энергетическими потоками, поступающими в аквариум (свет, температура, протока воды, кормление и т. д.). Задача аквариумиста – сбалансировать эти потоки. Можно пользоваться формулой:
предложенная энергия -> аккумулированная энергия -> выделенная энергия
Важно понять, что процессы диссимиляции не должны преобладать над процессами синтеза как у отдельных видов, так и видового сообщества аквариума в целом. Первичными продуцентами в трофической цепи аквариума являются хемо- и фотосинтезирующие бактерии, низшие водоросли и зеленые растения.

[doctor]

Итак, как же нужно правильно освещать ваш аквариум? К сожалению, я до сих пор ни разу не встречал в продаже готовых аквариумов, в которых было бы грамотно продумано освещение. Как правило, в них либо не хватает ламп, либо, того хуже, длина ламп не соответствует длине аквариума. Это означает, что необходимое количество световой энергии для дальнейших преобразований растительное сообщество не получит. При высоте аквариума 40-50 см световой поток должен быть в пределах 30-50 люменов на литр. И никаких расчетов в ваттах! Люминесцентные трубки одной и той же длины имеют различную светоотдачу:
Лампа ЛБ-40 – 2800 lm
Hagen Sun Glo – 3100 lm
Hagen AquaGlo – 960 lm
Sylvania DaylightStar – 3250 lm
Верный признак правильного освещения в аквариуме – когда часа через 3-4 после включения света кислород начинает выделяться из межклеточного пространства тканей растений в виде оптически видимых пузырьков. Кстати, большим заблуждением является мнение о том, что выделение атомарного кислорода является началом фотосинтеза. Для этого достаточно чтобы на молекулу хлорофилла попал один квант света. При этом кислород, отщепленный от молекулы воды в процессе фотолиза, диффундирует в воду как побочный продукт. Но вначале, в первые часы после включения освещения, выделяемый кислород растворяется в воде. И только потом, при перенасыщении им межклеточной жидкости, начинает выделяться видимо для глаз. Естественно, это выделение кислорода при нормальном освещении, возможно только при достаточном количестве CO2, оптимальной температуре и сбалансированном микро– и макроэлементом питании. Таким образом, при расчете освещения первым делом стоит посчитать необходимый световой поток в вашем аквариуме.

[doctor]

Теперь поговорим о спектральном составе освещения аквариума. В светокультуре растений большое внимание уделяется спектральному составу предлагаемого света. Спектральный состав влияет на все процессы жизнедеятельности растительных организмов, рост, развитие, фотопериодизм, движение, образование пигментов, окраску растений и т. д. Можно сколь угодно долго рассуждать о влиянии качества света в процессе фотосинтеза на различные биохимические реакции и направленность самого фотосинтеза, говорить о том, что растения в большей степени нуждаются в оранжево-красном длинноволновом излучении, нежели в сине-фиолетовом коротковолновом. Сравнительные исследования интенсивности фотосинтеза в некоторых растениях при освещении ниже светового насыщения показали, что интенсивность фотосинтеза была максимальной в красной и минимальной в синей и зеленой частях спектра. При световом насыщении максимальные скорости фотосинтеза для лучей разной длины волны были почти одинаковыми. При выравнивании освещения по количеству поглощенных квантов, кривые фотосинтеза для красного, синего и белого цветов совпадали.
Советы "продвинутых" аквариумистов о применении только специальных фитоламп с преобладанием красной составляющей в спектре не совсем корректны. Такой совет имеет смысл только при откровенном недостатке освещения. В своих аквариумах я использую комбинации ламп Hagen SunGlo и AquaGlo и Sylvania GroLux, AquaStar и DaylightStar. Именно лампа GroLux имеет четко выверенный состав с максимальными пиками в сине-фиолетовой и оранжево-красной частях спектра ФАИ (физиологически активного излучения). Комбинация SunGlo с другим и лампами, похожими по спектральным данным с GroLux также давали интересные результаты.
После дифференциальной спектрометрии, было установлено, что полосы поглощения пигментных систем большинства длинностебельных растений в моих аквариумах близки к спектральным кривым лампы GroLux.
В общем, постепенно для себя я пришел к следующему выводу: в правильно организованном аквариуме с растениями стоит использовать лампы двух типов: дающие максимальный световой поток, для достижения нормы в 30-50 lm/л и фитолампы со спектром максимального поглощения пигментных систем растений. В качестве первых я предпочитаю Hagen LifeGLO, SunGlo и Sylvania AquaStar, DaylightStar. Вторые лампы: Hagen AquaGlo и Sylvania GroLux. А вот хагеновскую фитолампу FloraGlo я для себя бракую – несмотря на хороший рост растений под ней, она изрядно стимулирует развитие водорослей.

[doctor]

Кроме яркости и спектра третий важный параметр – длина светового дня. Существует довольно распространенное мнение, что свет угнетает рост растений. На самом деле свет ограничивает лишь фазу растяжения клеток и ускоряет их переход к дифференциации. Многие аквариумисты до сих пор думают, что растения растут только в темноте. Это не так, и вот почему. Увеличение размеров многоклеточного растения обусловлено исключительно ростом клеток в фазе растяжения. И вот как раз свет всего лишь ингибирует растяжение клеток, но не полностью. Митозы клеток происходят непрерывно и также непрерывно, пусть и с различной скоростью, происходит увеличение клеточных размеров.
В декоративном аквариуме нужно найти компромисс между желанием как можно больше наблюдать свой аквариум и правильным ритмом день и ночь в жизни растений. Мои аквариумы освещаются 10-12 часов в сутки, с 10 до 20-22 часов; пик насыщения кислородом приходится на 19-21 час, около 13мг/л. 100 процентов насыщения кислородом воды – примерно через 5 часов после включения освещения. Все в полном соответствии с рекомендациями Каспара Хорста.
Достаточный световой день для большинства растений в моих аквариумах – 8-10 часов, это хорошо заметно по закрыванию апикальных точек длинностебельных растений.
Литература

• Лебедев С.И., Физиололгия растений, 1989
• Horst K., Растения в аквариуме, 1986
• Inado Katsumi, Морфологическая реакция растений на качество света, 1993

Владислав Смирнов

[doctor]

Статьи: В.Смирнов, Основы аквариумного освещения, часть 2

В этой статье будут рассмотрены вопросы, связанные с индивидуальными потребностями растений к освещению. Все рекомендации основаны на личном опыте и экспериментальных данных, полученных при изучении влияния света на ростовые процессы и модификационную изменчивость растений.
Как только на отечественном рынке появились специальные лампы для выращивания растений, многие аквариумисты сломя голову бросились их покупать в надежде разом решить вопрос освещения. Многие к тому же где-то, что-то слышали о спектральных особенностях хлорофилла, а предлагаемые лампы согласно спектральным кривым полностью отвечали этим самым особенностям. Достаточно быстро распространилось мнение, что растение под этими лампами растут семимильными шагами, а как оно иначе, спектры совпадают. Но все оказалось не так просто.
Во первых, главный пигмент растений хлорофилл находится в растении не в виде простого раствора (спектр поглощения которого приводится при сравнении со спектром действия ламп), а в соединении с белками и липидами, молекулы пигментов взаимодействуя с белками и между собой образуют агрегированные формы, полосы поглощения которых могут иметь различные максимумы в красной части спектра. Есть формы хлорофилла, имеющие максимум поглощения при 660, 670, 680, 685, 690, 695, 700, 720 нм, все они могут быть представлены в растении. Из этого следует, что спектры поглощения, выделенного хлорофилла и хлорофилла, находящегося в листе, существенно различаются. Специальные лампы хотя и стимулируют фотосинтез, квантовый выход его не достигает максимального значения, прежде всего потому, что большинство вспомогательных пигментов, включая хлорофилл, имеют определенные максимумы адсорбции, не всегда совпадающие со спектром действия предлагаемых ламп.
Во вторых, состояние хлорофилла, его плотность и биоактивность у всех растений различна, так же, как кровь у всех разная, хотя имеет одну формулу. Априори, не может быть лампы с идеальным спектром действия для всех растений. Дальше - больше: фотосинтез не допустимо противопоставлять другим физиологическим процессам, в том числе светозависимым. Узкий спектр действия специальных ламп ограничивает многие ростовые процессы, контролирующиеся специфическими фоторецепторами. Доказано существование фоторецептора, максимум поглощения которого приходится на желто-зеленую часть спектра.
Кроме того, в этой части спектра активны пигменты, принимающие участие в поглощении и передаче энергии хлорофиллу.
Многие физиологические процессы, происходящие в растениях, связаны с воздействием света, в том числе и гормональная регуляция, причем во многих случаях фито гормоны активизируют генетический аппарат на выполнение программ, заложенных в онтогенезе растения. Не нужно быть большим специалистом, чтобы догадаться, чем для растения может закончиться гормональный сбой, а причиной нарушения гормонального контроля может быть, в том числе и неправильное освещение с дефицитом или избытком какой-либо части спектра.

[doctor]

В декоративном садоводстве практически всегда используются фитолампы. Высокие декоративные качества растений и достаточно короткие сроки возделывания под такими лампами имеют коммерческую целесообразность, однако большинство выращенных в условиях современной светокультуры растений, в первую очередь пестролистных, которые и так имеют пластомные дефекты, оказываются не жизнестойкими, попав в руки даже опытных садоводов.
Что я хотел бы посоветовать:
1. Применять специальные лампы только в сочетании с лампами, спектральные характеристики которых наиболее подходят к дневному свету;
2. Не бояться экспериментировать с лампами широкого спектра действия и высокой светоотдачей;
Проверенные комбинации ламп я привел в первой части статьи.
Безусловно, есть виды, предпочитающие свет с преобладанием красной части спектра. У этих трав узкая цветовая адаптация и значительно редуцировано количество пигментов вообще. Содержание таких растений в декоративном аквариуме дело крайне не простое, поэтому такие виды как, Micranthemum umbrosum, Hemiantus sp., Didiplis diandra, Neasaea spec., Ludwigia incinata, Mayaca spec., Eusteralis spec., различные вариации Rotala macrandra, я предварительно культивирую в небольших аквариумах глубиной до 35см шириной 40 см. Количество ламп максимально возможное не меньше четырех. Многие длинностебельные виды полезно выращивать в контейнерах и в этих же контейнерах переводить в общий аквариум. Предварительная световая адаптация дает возможность проследить морфологические реакции растения, изменение окраски, увеличение, уменьшение размера листовой пластины, изменение скорости роста. Наблюдение за формообразовательными процессами и окраской растения в течение месяца в значительной мере помогает понять требования растений к предлагаемому свету. Так накопление фенольных соединений в первую очередь антоцианов у Rotala macrandra стимулируется красным светом, а вот у Didiplis diandra покраснение листьев связанное с уплотнением хлорофилла и экранированием его каротином, зависит в большей степени от количества света, чем от его качества.

[doctor]

Сильное проявление антоциановой окраски листьев Rotala rotundifolia наблюдается при освещении лампами AquaGlo, SunGlo (соотношение 2 : 2). При рH 6,5 - 6,8 внутренняя часть верхних листьев имеет фиолетовую окраску.
Важно знать, что накопление и проявление антоциановой окраски у растения зависит не только от света. К факторам влияющим на антоциановую пигментацию относятся рH, температура, высокое содержание в воде аквариума ионов К и Mg.
Ниже приведены гидрохимические параметры аквариумов в которых культивировались перечисленные виды: рH 6,8, KH 8, NO3 - 5мг/л, Fe - 0,5мг/л.
У меня был удачный опыт выращивания на красном свете папоротников родов Microsorium, Ceratopteris, Bolbitis. Как говорилось выше, в растениях имеются несколько типов фоторецепторов наиболее основательно изучен фитохром. Этот белок содержит хромоформ, который реагирует на свет, и может существовать в виде двух форм, способных превращаться одна в другую.
Активная форма фитохрома имеет максимум поглощения 660 нм, неактивная - 730нм.
Известно,что фитохом участвует во многих реакция растения, активируемых светом, включая дифференцировку пластид, прорастание спор, семян, удлинение стебля, инициацию роста листьев.
Некоторые виды папоротников облучаемые красным светом значительно быстрее образуют споры, которые в дальнейшем также быстро прорастают.
И все-таки несмотря на положительный в целом эффект от воздействия красного света, в том числе и на ростовые процессы, злоупотреблять им не стоит особенно если в вашем аквариуме растут виды из семейства Alismataceae, для формообразования которых обязательно нужны коротковолновые лучи и точная экспозиция по свету или фотопериод.

Владислав Смирнов

[doctor]

Есть еще 2 -3 статьи Смирнова и одна Юдакова на разные темы. Эта. на мой взгляд наиболее яркая.
Итак, я свое обещание выполнил...
Не пинайте сильно.

[Chrom]

возник следующий вопрос;извините если не в тему.

В общем, постепенно для себя я пришел к следующему выводу: в правильно организованном аквариуме с растениями стоит использовать лампы двух типов: дающие максимальный световой поток, для достижения нормы в 30-50 lm/л и фитолампы со спектром максимального поглощения пигментных систем растений. В качестве первых я предпочитаю Hagen LifeGLO, SunGlo и Sylvania AquaStar, DaylightStar. Вторые лампы: Hagen AquaGlo и Sylvania GroLux. А вот хагеновскую фитолампу FloraGlo я для себя бракую – несмотря на хороший рост растений под ней, она изрядно стимулирует развитие водорослей.

Я так понял,что первый тип ламп подбирается соответственно соотношения светового потока количества ламп к объему акваса(в пределах 30-50Лм/л),тогда возникает вопрос сколько ламп второго типа необходимо использовать? (если у меня выходит 3 лампы первого типа)

[GOREZ]

doctor, спасибо!!!
Действительно, одна из самых толковых статей (на русском)...

[Збруч]

Умою банку розміром 80*40 влізе чотири лампи Т-8 з відблискувачами,або 6 безних.
Висота водяного стовба до грунту 38см (хочу багато і гарних рослин)
Підскажіть як краще підібрати і встановити лампи (описанів посту--3)
Починаючи від передньо стікла.

[Miraj]

Т.е. если банка размером Д1300см х Ш60см х В65см (т.е. реальный объем около 468л) при средней потребности 40лм/л требуется 468 х 40 = 18720лм. При средней отдаче лампы Т8 120см 1700лм требуется 11 ламп, ну если с отражателями то 7-8 Как вы понимаете разместить их в крышке трудновато. А вот где-то найденный на этом форуме калькулятор света выдает по моим параметрам требуемый световой поток 11657лм, что реальнее реализовать.