Свет в аквариуме.

Свет является основой жизни растений и животных в природе, с его помощью происходят основные химические реакции синтеза белков и дыхания растений, без него невозможны нормальные биологические ритмы растений, приводящие к росту, вегетативному и половому размножению, плодоношению и прорастанию семян.

В природе растения получают достаточное количество света как по интенсивности облучения, так и по длительности, так и по спектру.
В природе освещенность очень меняется от высоты солнца от горизонта. Вот таблица, которая показывает, что происходит в естественных условиях.

Спектральный состав солнечного излучения при различной высоте солнца над горизонтом, %

Область оптического излучения (нм)	Высота солнца, град
	0,5	10	30	50	90
Ультрафиолетовая (295-380)	0	1,0	2,7	3,2	4,7
Видимая (380-780)	31,2	41,0	43,7	43,9	45,3
В том числе:
фиолетовая (380-430)	0	0,8	3,8	4,5	5,4
синяя (430-490)	0	4,6	7,8	8,2	9,0
зеленая (490-570)	1,7	5,9	8,8	9,2	9,2
желтая (570-600)	4,1	10,0	9,8	9,7	10,1
красная (600-780)	24,5	19,7	13,5	12,2	11,5
Инфракрасная (780-1100)	68,8	58,0	53,6	52,9	50,0

Освещенность для разных растений также сильно различается, например кувшинки и эхинодорусы, длинностебельники требуют света намного больше, чем скажем криптокорины, буцефаландры и анубиасы, которые обычно растут под пологом леса, получая  рассеянный и ослабленный дневной свет.

***Освещенность — отношение светового потока к площади поверхности, на которую он падает. Эта величина служит для оценки условий освещения. Единицей освещенности служит люкс. Один люкс (лк) соответствует освещенности, создаваемой потоком в 1 люмен (лм) на площади 1 м². В природе освещенность меняется в широких пределах (лк):
на открытом месте при ясном небе в полдень летом она составляет - 100 000 лк;
на открытом месте без солнца - 10000 лк;
при полной луне - 0,2 - 0,5 лк;
при ночном небе без луны - 0,0003 лк.

Под ФАР (PAR) понимают фотосинтетическую активную радиацию, которая может потребляться растениями и измеряется в Вт/м2 в диапазоне длин волн света 380-710 нм, некоторые исследователи считают, что границы ФАР несколько отличаются от принятых в России  и шире (300-800 нм).

Интенсивность света в природе достаточно высока, но водные растения получают в большинстве своем не полный, а ослабленный свет, либо пропущенный через листву деревьев и кустарников, растущих вдоль береговой зоны, либо через толщу воды. Если свет проходит через толщу воду, то доля оранжево-красной части спектра значительно ослабляется, не распространяясь более 50 см в глубину, а сине-фиолетовая проходит до дна. Но не надо думать, что она проходит без ослабления, на ее проникновение вглубь очень влияет прозрачность воды и наличие взвешенных частиц. В случае береговой заросшей зоны ручьев в падающем спектре преобладает оранжево-красная и зелено-желтая часть спектра, часто рассеянная, именно к такому режиму в природе привыкли многие ароидные, в частности криптокрины и буцефаландры, что нужно учитывать при проектировании специфических аквариумов для них.

Данные по освещенности в природе:

Тропические и субтропические виды, к коим и принадлежат наши водные растения, освещаются солнцем в течение 8-12 часов, причем доля прямого облучения обычно меньше, чем доля рассеянного. Таким образом в природе водные растения получают рассеянное облучение, кроме того, следует учитывать, что в субтропиках и тропиках растения часто получают гораздо меньше облучения в связи с облачно-дождливыми днями. Хотя длительность светового дня в тропиках составляет 12 часов, растения получают его всего лишь 8-10 час из-за того, что при закате и восходе лучи как бы скользят вдоль поверхности земли, и недоступны для растений. Такого режима для водных растений в наших аквариумах следует придерживаться, это будет 7-11 час экспозиции, без каких-либо перерывов на обед, это противоестественно с точки зрения физиологии растений. Я приверженец ступенчатого освещения, что хорошо соотносится и с облучением в природе, где наибольшее значение светового потока наблюдаем в середине дня. Наилучший режим 3-4-3 (всего 10 часов), это означает, что 60% ламп включено 3 часа, потом включается на полный «накал» 100 % на 4 часа, остальные 3 часа также включено  60% ламп. В моем 300 литровом аквариуме установлен светильник AquaMedic на 6 х 54 Вт ламп Т5, утром и вечером включены лампы OSRAM 880 SkyLine + OSRAM 840. В «пике» к ним включаются еще и OSRAM 865. Как показала практика, это одно из лучших сочетаний из бюджетных ламп. В других, более мелких аквариумах, вместо OSRAM 880 SkyLine используется OSRAM Fluora. Это специальная фитолампа, хоть и обладающая пониженной отдачей, но обладающей хорошими параметрами в красной и фиолетовой части спектра, на ее работу очень хорошо «отзываются» эхинодорусы и криптокорины, окрашиваясь к близкому к природному цвету.

Что касается спектра, то естественный свет, получаемый водными растениями в природе, представляет собой видимый свет с длиной волны 380-780 нм + ультрафиолет А - 315-400 нм + инфракрасный , с длиной волны 780-1000 нм.

Спектр видимого излучения можно разделить на фиолетовую (380-430 нм), синюю (430- 490 нм), зеленую (490-570 нм), желтую (570-600 нм), оранжевую (600-620 нм), красную (620-780 нм).

Было установлено, что для процесса фотосинтеза растения нуждаются в красном и сине-фиолетовом спектре, зеленая часть спектра также участвует во всех процессах, происходящих в растении, но менее активно поглощается листьями (20-30%), но оно также необходимо. Однако и доля длинноволнового ультрафиолетового и ближнего инфракрасного полезна растению и активно используется им.

Если говорить об освещении в наших аквариумах, то считаю, что надо давать растениям достаточный по длительности свет (7-11 часов), интенсивности и полноспектральный  свет.

Неплохо, если в течение дня на растения в аквариуме будет попадать естественный солнечный свет, 2-3 часов будет вполне достаточно, естественно, надо предусмотреть коррекцию освещенности по времени.

В пользу полноспектральности говорит тот факт, что при освещении лампами с узким спектром излучения (как в случае с некоторыми LED диодами), мы не получаем нормально окрашенных растений, несмотря на подачу углекислого газа и полного набора макро- и микроудобрений. Причину малой окрашенности, особенно в красной области, листьев водных ароидных, криптокорин и буцефаландр, нужно искать именно в этом. При этом растения с зелеными листьями выглядят превосходно.

Итак, какими источниками облучения располагает аквариумист?

1. Лампы накаливания (ЛН), самый лучший источник облучения, имеет непрерывный спектр, немного смещенный в оранжево-красную область и имеющий большую долю инфракрасного спектра. Но все его достоинства перечеркивает размытая точечность и очень низкий КПД, составляющий 7-12%, большая часть энергии светящийся нити вольфрама уходит в тепло. Следствие, неэкономичность, малый срок службы ламп (1000-2000 час). В настоящее время практически не используется. В этот раздел можно отнести и галогеновые лампы, плюсы и минусы те же самые. Иногда приверженцы такого света применяют их в комбинации с люминесцентными лампами в соотношении 1:3 и получают прекрасные результаты. Такие рекомендации и дают специалисты по светокультуре растений из Тимирязевской сельскохозяйственной академии, ныне Российский государственный аграрный университет МСХА имени К.А. Тимирязева.
2. Люминесцентные лампы (ЛЛ). Оптимальный по спектру (определенные типы ламп), экономичный источник излучения для аквариумов. Растения под ними вырастают плотные, хорошо окрашенные, но подбор ламп это достаточно интересный и в то же время затратный процесс. В дальнейшем подробно остановлюсь на марках, фирмах, спектрах. Но спектр у любых ЛЛ неравномерный, имеющий пики на определенных длинах волн, связано это с составом газов, излучающих на этих частотах, чем их больше, тем более полноспектральный и равномерный свет получаем, но и стоимость ламп вырастет непропорционально. Даже от недорогих фирм типа OSRAM 8-я серия от 9-ой отличается по цене раза в 3-3,5.

Мой 300 литровый аквариум - 880+840+865 OSRAM

Самый дешевый источник излучения в аквариуме, но требующий замены в течение года-двух, так как спектр постепенно «садится». Есть много интересных решений по оформлению ЛЛ: это компактные (КЛЛ), трубки, компактные трубки (У-образные и круглые), шарообразные, тороидные и т.д. Все эти разновидности ЛЛ находят применение в аквариумистике.

Люминесцентная компактная лампа

Плюсы: прекрасная отдача, широкий, хотя и пикообразный спектр, рассеянный ненаправленный свет, удобство обслуживания, доступность.

Минусы есть: замена трубок раз в 1-2 года, требуют рефлекторов, но дают мягкий свет без резких теней (достоинство или недостаток?), наличие в составе люминофоров паров ртути и связанная с ней трудность утилизации.

3. Газоразрядные лампы (МГ)Достаточно хороший источник излучения для аквариума, дающий направленную (точечную) направленность светового потока, имеющий, правда, «урезанный спектр». Требуется адаптация растений под этот тип ламп, выбор, кстати, не очень большой по спектру. У этих ламп есть два недостатка, невозможность создавать маломощные источники света и сильный нагрев. Используется в теплицах, крупных аквариумных хозяйствах, в меньшей степени в аквариумистике.

4. Натриевые лампы, источник излучения, имеющий колоссальную светоотдачу Лм/Вт, но спектр никуда не годится для аквариума из-за очень узкого пика излучения на двух частотах, из-за этого получаем зелено-желтый спектр. «Тоска смертная», как сказал мой товарищ про спектр этой лампы. Применяют практически только в оранжереях.  Вот пример.
   
5. Светодиоды (LED) Перспективный источник излучения, имеющий хороший КПД, долгий срок службы до 50000 часов, но пока со спектром большие проблемы. Если в области 5500-6500 К все достаточно хорошо, то с пиками в сине-фиолетовой и оранжево-красной требуются дополнительные диоды, с определенной схемой расстановки. Есть и большие плюсы, диммирование и возможность делать закаты и восходы. Есть правда, и другие более дешевые светодиоды (LED), светодиодные ленты и светодиодные планки и кристальные сборки, от очень низкого качества до очень хороших недорогих решений. Но это в следующих статьях и обзорах. Многие производители сборок придерживаются правила «максимально лучшие характеристики при заданном бюджете». Пока все светильники, которые я видел, это либо экспериментальные образцы очень хорошего качества, но очень дорогие, либо, наоборот, очень простые дешевые (и не совсем) с относительно средними характеристиками и достаточно узким спектром. Под ними растения растут, без сомнения, но хорошей, красной окраски под ними я не вижу. Вот пример.

   

   Это Arcadia 6500 K

Растения под Arcadia 6500 K

 Минус светодиодов в том, что они требуют качественных блоков питания, которые отнюдь не дешевы и хорошего охлаждения (радиатора), что тоже недешевое удовольствие.

Светоотдача различных источников света

В следующих статьях остановимся на люминесцентном и светодиодном освещении.

Ссылки на все типоразмеры Люминесцентных ламп
http://www.lampa28.ru/articles/c_lamp_lum_line_dopuski.htm?utm_source=aqa_ru&utm_medium=forum&utm_campaign=redirect 

продолжение темы http://vivawater.blogspot.com/2017/02/2.html 

продолжение темы про светодиодный свет http://vivawater.blogspot.com/2020/06/chihiros.html