Oświetlenie akwarium

Uprawa roślin w akwarium może być utrudniona lub wręcz uniemożliwiona zarówno przez zbyt niskie, jak i zbyt wysokie natężenie któregokolwiek z czynników środowiska. Ten czynnik, który występuje w największym niedoborze lub nadmiarze staje się czynnikiem limitującym.

Światło – czynnik podstawowy

Podstawową funkcją życiową roślin zielonych jest fotosynteza, czyli proces, w którym roślina z dwutlenku węgla i wody wytwarza substancję organiczną (węglowodany) . Wykorzystuje do tego celu energię, jaką niesie światło. Ubocznym produktem fotosyntezy jest tlen. Szczegółowe reakcje fizykochemiczne zachodzące podczas fotosyntezy są bardzo skomplikowane.

Wytworzone węglowodany są zużywane w dalszych procesach życiowych rośliny bądź to do budowy jej ciała, bądź jako materiał energetyczny. Prawidłowy rozwój roślin zielonych jest możliwy tylko przy prawidłowym przebiegu i natężeniu fotosyntezy.

Wynika z tego, że światło jest podstawowym czynnikiem warunkującym życie i rozwój roślin zielonych. Spośród wielu jego cech w akwarystyce szczególnie istotne są trzy : natężenie światła i długość fal światła, którym oświetla się akwarium oraz czas oświetlenia w czasie doby.

Poszczególne gatunki roślin różnią się między sobą minimalnym zapotrzebowaniem na natężenie światła, które umożliwia jeszcze przeżycie. Na przykład pewne gatunki zwartek (Crypiocoryne affinis, czy C.pontedmifoiia) mogą egzystować jeszcze przy oświetleniu o natężeniu 80 luksów, podczas gdy dla większości roślin akwariowych to minimalne natężenie światła wynosi – w zależności od gatunku – od około 800 do około 1800 luksów. Wybitnie światłolubna jest większość roślin pływających oraz grzybienie, dla których minimalne natężenie światła wynosi około 3000 luksów. Niezbędne minimalne natężenie światła nie jest jednak natężeniem optymalnym, które może być znacznie wyższe. Pamiętać też należy o tym, że zapotrzebowanie roślin na światło w dużym stopniu zależy od temperatury i rośnie wraz z jej wzrostem. Zależy też ono od widma światła i jeżeli oświetlamy rośliny światłem o mniejszym udziale fal pomarańczowych i czerwonych, to zapotrzebowanie może być wyższe.

W popularnej akwarystyce trudno dokonywać dokładnych pomiarów natężenia światła, które oświetla roślinę. Warunki świetlne dla roślin ustala się raczej intuicyjnie, a wiadomości o wymaganiach roślin odnośnie do natężenia światła podaje się w sposób opisowy. Tutaj przyjęto następujące określenie wymogów roślin odnośnie do natężenia światła w warunkach przeciętnego akwarium domowego:

bardzo wysokie – rośliny te można uprawiać właściwie tylko przy dużym udziale bezpośredniego oświetlenia słonecznego. Uprawa w oświetleniu sztucznym udaje się ewentualnie tylko w bezpośredniej bliskości źródeł światła;

wysokie – uprawa takich roślin wymaga znacznego udziału oświetlenia naturalnego, które może być jednak rozproszone. W oświetleniu sztucznym rośliny te rosną tylko niezbyt oddalone od źródeł światła. Nie znoszą zacienienia;

umiarkowane – uprawa takich roślin jest możliwa również w wyłącznie sztucznym oświetleniu. Rośliny nie powinny być jednak zacienione;

niewielkie – uprawa takich roślin jest zwykle możliwa również w zacienionych miejscach akwarium.

Przy ustalaniu wymogów poszczególnych roślin w konkretnej lokalizacji w konkretnym akwarium z pomocą przychodzi doświadczenie akwarysty, poparte bieżącymi obserwacjami uprawianych roślin.

Zbyt niskie natężenie światła objawia się tym, że rośliny są wątłe, o nadmiernie wydłużonych odcinkach łodygi między węzłami z liśćmi. Zwykle też nie mają one prawidłowej intensywności barw. Ogrodnicy tego typu objawy nazywają wyplenieniem roślin. Najczęściej liście są skarlałe; barwa czerwona nie występuje na nich wcale lub występuje znacznie słabiej niż normalnie – oczywiście dotyczy to tylko gatunków, u których barwa ta jest naturalna. U niektórych gatunków objawem niedoboru światła jest odpadanie liści od dołu łodygi. Przy dłuższym utrzymywaniu się zbyt niskiego natężenia światła rośliny mogą ginąć.

Zbyt wysokie natężenie światła objawia się tym, że rośliny nie osiągają właściwych rozmiarów. Często też występuje nadmiar barwy czerwonej, nawet u tych gatunków, które normalnie jej nie mają. Barwa zielona nie jest tak soczysta, jak w prawidłowym oświetleniu. Rośliny są zwarte , o krótkich ale mocnych ogonkach i blaszkach liściowych, natomiast system korzeniowy jest w pełni zdrowy.

Problem zbyt wysokiego natężenia światła dotyczy w praktyce tylko gatunków lubiących oświetlenie rozproszone lub nie lubiących bezpośredniego światła słonecznego. Występuje w akwariach oświetlonych długotrwałym światłem naturalnym. Zbyt wysokie natężenie światła można obniżyć, cieniując akwarium lub też zmniejszając moc oświetlenia sztucznego. Do cieniowania przydatne są rośliny pływające, które są dobrze przystosowane do bardzo wysokiego natężenia światła.

Znacznie częściej w akwariach występuje zbyt niskie natężenie światła – szczególnie w wypadku uprawy roślin światłolubnych. Sytuacja taka może być spowodowana zbyt słabym oświetleniem akwarium, ale także cieniowaniem jednych roślin przez inne, a także pochłanianiem światła przez szybę nakrywającą akwarium, z tego też powodu gatunki światłolubne w żadnym wypadku nie powinny być cieniowane, a uprawa tych najbardziej wymagających jest często możliwa tylko w bezpośredniej bliskości doświetlającego źródła światła. Zwykle ogranicza to wtedy dopuszczalną wysokość akwarium, gdyż spadek natężenia światła w miarę wzrostu głębokości jest bardzo znaczny i o wiele większy, niż sugerowały by to nasze wrażenia wzrokowe. Spadek natężenia światła w akwariach bez roślin – oświetlonych z góry i z warstwą ciemnego żwiru na dnie – w miarę wzrostu głębokości. Pozornie paradoksalny wzrost natężenia światła może być wywołany jego odbijaniem się od szyb akwarium.

Zastanawiając się nad problemem oświetlenia akwarium, należy pamiętać, że z reguły największe natężenie ma bezpośrednie oświetlenie słoneczne; znacznie słabsze, ale jeszcze stosunkowo wysokie – rozproszone światło naturalne blisko okna; a w miarę przesuwania się w głąb pomieszczenia natężenie światła szybko spada, szczególnie wtedy gdy słonce nie świeci z tej strony, z której znajduje się okno. W akwariach stosuje się więc zwykle doświetlanie sztuczne, które pozwala poza tym wydłużyć czas oświetlenia w ciemnej połowie roku. Różni specjaliści podają bardzo różną zalecaną moc sztucznego oświetlenia akwarium. Trudno jest tu ustalić jakąś regułę, gdyż zależy to od wymogów uprawianych roślin, natężenia oświetlenia naturalnego, wysokości akwarium i jakości źródeł światła sztucznego.

Natęrzenie światła dziennego w pokoju – wyrażone w procentach natęrzenia na parapecie okna – spada bardzo szybko wraz z oddaleniem się od okna.

Drugą istotną w akwarystyce cechą, która ma znaczny wpływ na rozwój roślin, jest długość fal (widmo) światła oświetlającego akwarium. Wynika to z faktu niejednorodności światła białego oraz niejednakowego wykorzystania światła o różnej długości fal w fotosyntezie.

Światło białe jest mieszaniną różnych barw światłą, a każdej barwie odpowiada określona długość fali świetlnej. W widzialnej dla człowieka części widma promieniowanie o największej długości fali (650 – 760 nm) ma barwę czerwoną, a o najkrótszej (400 – 425 nm) – fioletową. Pomiędzy tymi skrajnymi barwami widma znajdują się pasma o barwie pomarańczowej (595 – 650 nm), żółtej (575 – 595 nm), zielonej (490 – 575 nm) i niebieskiej (425 – 490 nm). Poza skrajną czerwoną częścią widma znajduje się niewidzialne dla człowieka, o dłuższej fali promieniowanie podczerwone (cieplne). Poza fioletowym zakresem widma rozmieszczone jest niewidzialne dla człowieka, ale widzialne dla niektórych zwierząt (np. owadów) promieniowanie ultrafioletowe. Wrażliwość oka ludzkiego na światło o różnej długości fali i jego wykorzystanie w procesie fotosyntezy nie są identyczne.

Fotosynteza zachodzi najefektywniej w świetle pomarańczowym i jasno czerwonym, a następnie w fioletowym i niebieskim. Pozostałe barwy światła są znacznie mniej przydatne. Niektóre rośliny akwariowe są szczególnie wrażliwe na niedobór światła pomarańczowego, podczas gdy inne zadawalają się mniejszym jego udziałem w całości oświetlenia. Jednak przy zbyt dużym jego niedoborze i równocześnie nadmiarze promieni niebieskich i fioletowych również te rośliny reagują negatywnie. Objawia się to tym, że nie wyrastają odpowiednio w górę – “pełzają” przy dnie.

Wszystko to sprawia, że skład światła, które oświetla rośliny, ma pierwszorzędne znaczenie dla ich prawidłowego rozwoju. Zwrócenie uwagi na ten problem jest istotne przy oświetleniu sztucznym, gdyż światło naturalne (słoneczne) już z samej swej natury (pełnego składu) zabezpiecza wymagania roślin. W akwarium umiejscowionym stosunkowo blisko okna, gdzie światło naturalne ma jeszcze dość duże natężenie, typ użytego doświetlenia sztucznego ma więc ewentualnie znaczenie tylko w uprawie szczególnie wrażliwych roślin – ogromna większość roślin w tak umiejscowionym akwarium rośnie dobrze. Kiedy jednak akwarium znajduje się w miejscu stosunkowo słabo oświetlonym w sposób naturalny, problem odpowiednich źródeł światła sztucznego staje się podstawowy.

Stosowane w akwarystyce źródła światła sztucznego można podzielić na dwie grupy, ze względu na sposób wytwarzania przez nie światła:

żarówki, w których źródłem światła jest świecenie rozżarzonego drutu wolframowego wskutek przepływu prądu elektrycznego

lampy wyładowcze, w których źródłem światła jest zjawisko świecenia wywołane wyładowaniem elektrycznym w gazach i parach metali. Powszechnie znanym i stosowanym źródłem światła z tej grupy są świetlówki. Innym typem lamp wyładowczych są lampy rtęciowe i niektóre podobne, stosowane niekiedy do oświetlania dużych akwariów ekspozycyjnych. W warunkach domowych te inne – poza świetlówkami – typy lamp wyładowczych są zwykle zbyt kosztowne i kłopotliwe w stosowaniu.

Światło żarówek charakteryzuje się dużym udziałem fal dłuższych przy małym udziale światła fioletowego i niebieskiego. Wieloletnie doświadczenia akwarystów wskazują, że rośliny dobrze rosną w świetle żarówek, a naturalne barwy są w nim dobrze widoczne.

Żarówki mają jednak trzy istotne wady:

1. są stosunkowo mało wydajne – zużywają 3-5 razy więcej energii niż świetlówki przy tym samym natężeniu emitowanego światła,

2. wytwarzają stosunkowo dużo ciepła, co może być kłopotliwe przy instalowaniu ich w obudowach,

3. mogą wywoływać niepożądany rozwój glonów w akwarium. Obecnie używane są zatem co najwyżej jako dodatek do znacznie bardziej energooszczędnych świetlówek, uzupełniając ich widmo o niezbędną ilość światła pomarańczowego i czerwonego. Jest to szczególnie istotne, gdy akwarysta nie dysponuje świetlówkami o widmie z nienaturalnie dużym udziałem światła długofalowego. Żarówkami można doświetlać całą powierzchnię akwarium, ale racjonalnej jest stosować wybiórcze doświetlanie najbardziej wymagających roślin. Współcześnie dostępne świetlówki podzielić można na dwie grupy:

a) tradycyjne świetlówki rurowe,

b) świetlówki kompaktowe, popularnie zwane energooszczędnymi.

Świetlówki rurowe są jeszcze ciągle w powszechnym użyciu. Mają one wiele niewątpliwych zalet, ale mają również wady. Do zalet należą:

1. wytwarzają znacznie mniej ciepła niż żarówki,

2. zwykle nie wywołują zbyt silnego rozwoju glonów w akwarium.

Do wad świetlówek rurowych należy zaliczyć:

1. nie zawsze odpowiadające roślinom widmo światła,

2. nie zawsze właściwie oddają naturalne barwy roślin i ryb,

3. w miarę zużycia spada natężenie emitowanego przez nie światła, co powoduje konieczność ich wymiany co 6 miesięcy,

4. są stosunkowo skomplikowane w instalacji. Znajomość cech świetlówek rurowych umożliwia jednak przynajmniej częściowe uniknięcie negatywnych skutków ich stosowania. Nowoczesne świetlówki kompaktowe mają natomiast wszelkie zalety świetlówek rurowych, a przy tym są bardziej trwałe (co rekompensuje ich stosunkowo wysoką cenę) i proste w instalacji.

Dla celów akwarystycznych najbardziej przydatne są trzy typy świetlówek specjalnie produkowanych dla doświetlania roślin. Dobór składników, którymi są wypełnione jest taki, aby widmo emitowanego przez nie światła było maksymalnie użyteczne dla roślin. Przykładowo można tu wymienić takie marki, jak Osram 77L-Fluora, Sylvania Gro-Lux, Philips Aqua Relle czy Triton. Można też stosować świetlówki o widmie światła z nienaturalnie dużym udziałem światła długofalowego (np. Osram Lumilux 22, 31, 32 i 42; Osram Dulux 31 i 41; Philips TLD 82, 83 i 92; Sylvania 182, 183 i 193), jednak w takim wypadku konieczna jest ich kombinacja z normalnymi białymi świetlówkami o dużym udziale światła krótkofalowego (cool white), używanymi do oświetlania pomieszczeń, tak aby zapewnić właściwy ze względów estetycznych kolor światła, a równocześnie zapewnić roślinom odpowiedni jego skład.

Znacznie mniej odpowiada roślinom światło świetlówek powszechnie stosowanych do oświetlania pomieszczeń. Jednak również tu występują różnice (często indywidualne) i identycznie oznakowane świetlówek! mogą mieć odmienne widmo światła, możliwe do zaobserwowania bez przyrządów pomiarowych. Doświadczenia wskazują, że do doświetlania akwarium najlepiej wybrać te, których światło już na oko przypomina światło żarówki. Przy odrobinie szczęścia można w świetle takich egzemplarzy uprawiać mniej wymagające gatunki roślin.

Trzecią istotną w akwarystyce cechą oświetlenia jest czas jego trwania w ciągu doby. Dla każdej rośliny niezbędna jest bowiem pewna minimalna ilość węglowodanów wytworzona w czasie fotosyntezy, a więc w czasie oświetlenia. Ilość ta musi być przynajmniej taka, aby wystarczała na pokrycie koniecznych funkcji życiowych rośliny w ciemnym okresie doby, gdy nie zachodzi fotosynteza. Dla wzrostu i rozwoju niezbędna jest odpowiednio duża nadwyżka wytwarzania węglowodanów nad ich zużywaniem w okresie braku oświetlenia. Zwykle w akwariach dla wzrostu roślin wystarcza 10-12 godzin prawidłowego oświetlenia na dobę. Wiele bardzo światłolubnych gatunków wymaga jednak wydłużenia czasu oświetlenia, a niektóre reagują korzystnie na pewne skrócenie.

Problem długości czasu oświetlenia na dobę ma jeszcze poza tym znaczenie w dwu wypadkach: – niektóre gatunki, np. wiele żabienic, może wykształcać liście o różnym kształcie w warunkach “długiego” i “krótkiego” dnia. Utrudnia to wtedy identyfikację posiadanych roślin; – u niektórych roślin wykształcenie części nadwodnej z kwiatami jest ściśle powiązane z długością czasu oświetlenia.