Warunki świetlne roślin akwariowych

Piotr Dymek

    Piękne, dekoracyjne akwarium, którego zwykle jakże istotnym elementem są rośliny wodne - jest celem wielu naszych Czytelników, zwłaszcza tych, którzy akwarystykę traktują jako formę relaksu.

    Miłośnik roślin wodnych powinien pamiętać, że poza światłem, czynnikami warunkującymi rozwój roślin są: energia cieplna czyli temperatura środowiska w którym je hodujemy, podłoże, zawierające potrzebne mikroelementy, odpowiednia w swoim składzie chemicznym woda wraz z potrzebną zawartością rozpuszczonego w niej dwutlenku węgla i tlen. Wszystkie one, w odpowiedniej proporcji względem siebie, są konieczne do prawidłowego wzrostu roślin. Zarówno minimalny jak i maksymalny poziom określonego czynnika ogranicza cały przebieg procesu asymilacji, który, jak powszechnie wiadomo, bezpośrednio warunkuje wzrost i rozwój roślin.

    Większość akwarystów wie, że zjawisko fotosyntezy umożliwia proces asymilacji. Rośliny w ciągu dnia, dzięki obecności chlorofilu, pobierają z wody rozpuszczony w niej dwutlenek węgla, z którego przy pomocy światła i energii cieplnej wytwarzają cukier, glukozę, będące podstawowym materiałem energetycznym w ich życiu.

    Proces fotosyntezy można przedstawić w następujący sposób:

    6CO2 + 12H2O światło/ + 675 kcal ciepła =
    C6H12O6(glukoza) + 6O2 + 6H2O

    W nocy rośliny tylko oddychają czyli dysymilują, pobierając z wody rozpuszczony w niej tlen, zużywając zgromadzoną w procesie asymilacji materię, co w konsekwencji prowadzi do ubytku masy rośliny. Rośliny dysymilują również w dzień, jednakże wtedy procesy asymilacji przeważają szybkość dysymilacji i oddychania, ich wzajemne proporcje są dla poszczególnych gatunków roślin indywidualne, i uzależnione od wymienionych wcześniej czynników. Punkt, w którym istnieje równowaga pomiędzy bilansem procesów asymilacji i dysymilacji, nazywany jest punktem kompensacji. Natężenie światła wywołujące taki stan nazywamy punktem kompensacyjnym. Tak więc minimalną ilość światła konieczną do rozwoju (czyli nadwyżki bilansu asymilacji nad bilansem dysymilacji) wyznacza punkt kompensacyjny. Z chwilą, gdy ilość dostarczonego roślinie światła spada poniżej punktu kompensacji, ubytki asymilatów w procesie oddychania i w innych procesach metabolicznych przewyższają zyski w procesie fotosyntezy - roślina przestaje wówczas rozwijać się, powoli zamiera.. Proces ten proporcjonalny jest do dziennego braku produktów asymilacji. Dlatego właśnie nieodzownym czynnikiem umożliwiającym rozwój roślin jest światło, przy czym ważna jest jakość światła, intensywność światła, i długość okresu naświetlania.

    Jakość światła określana jest jego składem widmowym. Już na wstępie można stwierdzić, że najbardziej korzystne dla roślin jest światło naturalne - słoneczne. Proces fotosyntezy zachodzi pod wpływem promieniowania świetlnego, w świetle widzialnym, o długości fali od 376 do 780 nanometrów. W skład widmowy światła widzialnego wchodzą następujące rodzaje światła: światło fioletowe (376-435 nanometrów), światło niebieskie (435-470 nanometrów), światło zielone (470-560 nanometrów), światło żółte (560-600 nanometrów), światło pomarańczowe (600-640 nanometrów) i światło czerwone (640-780 nanometrów).

    Chlorofil, dzięki obecności którego rośliny asymilują najbardziej aktywnie, dokonuje absorbcji światła w zakresie promieniowania czerwonego o długości fali 640-690 nanometrów oraz w zakresach promieniowania światła fioletowego i niebieskiego. Dla prawidłowego wzrostu roślin konieczne są określone proporcje poszczególnych rodzajów światła. Nadmiar światła w zakresie promieniowania czerwonego powoduje zwykle wydłużanie się roślin, natomiast nadmiar światła fioletowego i niebieskiego hamuje wzrost roślin. Rośliny rosną, lecz "ścielą się" po dnie akwarium. Jakość światła ma znaczenie zarówno w odniesieniu do poszczególnych gatunków roślin oraz przy ocenie przydatności poszczególnych źródeł sztucznego światła do doświetlania naszych akwarów. Właśnie ze względu na charakterystykę świetlną, możliwych do zastosowania źródeł światła sztucznego, najlepsze efekty daje kombinacja światła żarowego (żarówek) emitującego światło czerwon" oraz lamp fluorescencyjnych (świetlówek) emitujących zwłaszcza światło fioletowe i niebieskie. Szczególnie godne polecenia (dla oświetlenia dużych paludariów) są produkowane w kraju lampy sodowe WSL 400 W, emitujące korzystne dla roślin zakresy światła. Należy umieszczać je nie niżej niż 80 cm nad doświetlanymi roślinami.

    Dla akwarysty nie bez znaczenia są koszty eksploatacji sztucznego oświetlenia. W tym miejscu, z rozrzewnieniem należy podać jako ciekawostkę, że w latach 50-tych akwaryści korzystali ze zniżki w opłatach za energię elektryczną. Koszty sztucznego doświetlenia są zależne od tzw. sprawności danego źródła światła czyli stosunku emitowanej energii świetlnej do zainstalowanej mocy źródła światła. Niestety żarówki mają bardzo niską sprawność 6-8%, a więc 92-94% zainstalowanej mocy zamieniane jest na bezużyteczną do oświetlania akwarium energię cieplną. Krajowej produkcji lampy fluorescencyjne charakteryzują się sprawnością około 20%, a polecane lampy sodowe mają sprawność około 26%. W znacznie uprzywilejowanej sytuacji są zagraniczni akwaryści, mający możliwość stosowania do oświetlenia akwarów świetlówek firm,"Osram" czy "Philips", które poza większą sprawnością od dostępnych nam świetlówek z "Polamu", różnią się składem widmowym, oraz światłem bardziej upodobnionym do światła optymalnego dla roślin. Dlatego warto zastosować do oświetlenia w kombinacji z dostępnymi nam świetlówkami chociażby świetlówki "Lumoflor" produkowane w NRD.

    Intensywność światła naturalnego "w pełnym słońcu" w strefie równikowej, w miejscach, gdzie atmosfera wolna jest od zanieczyszczeń utrudniających jego dostęp, zbliża się do 100 tys. luksów. Większość gatunków roślin wodnych, pochodzących z tej strefy, żyje w cieniu bujnej roślinności wyższej, w wodzie, której klarowność zwykle daleka jest od klarowności w naszych akwariach, a mimo to intensywność światła w porównaniu do naszych akwariów, jest olbrzymia. Dlatego duże trudności sprawia uprawa w akwarium przepięknej rośliny pól ryżowych Rotala macrandra, która ma wysokie wymagania co do intensywności światła. W naszej strefie klimatycznej ogólna intensywność światła jest większa niż w tropiku czy subtropiku (co do innych - następny artykuł). Z tych powodów zagadnienie intensywności światła interesuje raczej akwarystów jako konieczne minimum, a nie jako maksymalna czy optymalna wartość. Jest to zgodne z podanym na wstępie założeniem poszukiwania punktu kompensacyjnego dla czynnika światła. W publikacji R. Küblera "Licht im Aquarium" znalazłem wykaz minimalnego zapotrzebowania poszczególnych gatunków roślin wodnych na światło (w luksach).

    Tabela I

Acorus
Anubias
Aponogeton fenestralis
Azolla
Bacopa
Cabomba
Ceratopteris cornuta
Cryptocoryne affinis
Cryptocoryne beckettii
Cryptocoryne nevillii
Cryptocoryne wendtii
Cryptocoryne willisii
Echinodorus
Eichhornia
Eleocharis
Elodea
Heteranthera zosteraefolia
Hydrocleis nymphoides
Hygrophila
Isoetes malinverniana
Lagarosiphon muscoides
Limnobium stoloniferum
Limnophila sessiliflora
Lobelia
Ludwigia
Marsilea
Microsorium pteropus
Myriophyllum
Nitella flexilis
Nomaphila stricta
Nyphoides aquatica
Nuphar sagittifolium
Nymphaea daubenyana
Otłelia alismoides
Pistia stratiotes
Riccia fluitans
Sagittaria
Salvinia auriculata
Spathiphyllum
Synnema triflorum
Utricularia exoleta
Vallisneria
Yesicularia dubyana
- 800
- 800
- 600
- 2500
- 1000
- 1500
- 1000
- 80
- 200
- 400
- 80
- 200
- 800
- 2500
- 1500
- 1200
- 1500
- 2000
- 1500
- 1000
- 1200
- 2000
- 1500
- 1200
- 1200
- 1200
- 1500
- 1800
- 1200
- 800
- 1000
- 2000
- 3500
- 2500
- 3000
- 2500
- 600
- 2500
- 800
- 1500
- 1500
- 1700
- 200

    Powyższe zestawienie jest o tyle ciekawe, że w dotychczas dostępnych mi publikacjach nie spotkałem się z próbą dokładniejszego określenia wymagań świetlnych dla poszczególnych gatunków, co najwyżej operowano określeniami, że dany gatunek potrzebuje silnego lub słabego światła, także autorzy omawiający konieczne oświetlenie dla akwarium posługują się zunifikowaną jego wartością. Wg Z. Gucwelera, który w książce "Rośliny w akwarium" podaje za Edelszteinem: "do oświetlenia akwarium potrzebna jest moc 300 do 400 W na 1 m2 powierzchni wody". Z. Kamiński w artykule "Rady doświadczonego akwarysty" ("Kwiaty" 4/84), "akwarium o głębokości do 40 cm w zależności od gatunków roślin wymaga 5-10 W światła jarzeniowego na pow. 400 cm2 oraz dodatkowo 2 żarówek o mocy 25-40 W". J. Goliński w artykule "Trochę o uprawie roślin wodnych" (Akwarium 3/76) podaje, że należy przyjąć na 1 litr wody 1 W mocy zamienionej na światło w świetlówce i 4 W w żarówce. Gdy poziom wody jest niższy od 50 cm zaleca światło o wartości 3/4 podanej ilości mocy. Wg R. Küblera każdy akwarysta może obliczyć konieczną moc świetlówek potrzebną do zainstalowania w celu uzyskania odpowiedniego natężenia światła dla poszczególnych gatunków. Potrzebną moc świetlówek obliczamy w następujący sposób, wg wzoru:

M = E x F / 24 x n

M - poszukiwana moc świetlówek
E - pożądane zapotrzebowanie światła w luksach
n - współczynnik przenikalności światła w zależności od głębokości (Tab. II) wartość (n) podana przy krystalicznie czystej wodzie.
F - powierzchnia akwarium w m2

    Tabela II Wartość współczynnika (n) w zależności od głębokości (w cm)

5 cm
10 cm
15 cm
20 cm
25 cm
30 cm
35 cm
40 cm    
- 0,95
- 0,91
- 0,86
- 0,82
- 0,78
- 0,74
- 0,71
- 0,67
                  45 cm
50 cm
55 cm
60 cm
65 cm
80 cm
90 cm
100 cm    
- 0,64
- 0,61
- 0,58
- 0,55
- 0,50
- 0,45
- 0,41
- 0,37

    Obliczenie jest adekwatne dla świetlówek białych z napisem White. Gdy dysponujemy świetlówkami dziennymi (Day Light) konieczna jest moc większa o 20% niż wynika z wyliczeń. Akwarysta powinien pamiętać o konieczności kombinacji światła żarówek i świetlówek. Część mocy instalowanej należy zamienić na moc zainstalowaną w żarówkach przy uwzględnieniu sprawności żarówek (czyli 3-4 razy zwiększyć moc wynikającą z obliczeń). Proponowane obliczenie ma jeszcze jedną słabość - nie uwzględnia strat wynikających z odbicia światła od szyby, którą zwykle przykryte jest akwarium, oraz lustra wody.

   Przykład obliczenia: dla akwarium o długości 100 cm, szerokości 50 cm, wysokości 60 cm przy zapotrzebowaniu minimalnym światła 1500 luksów na głębokości 40 cm.

E = 1500 luksów,
F = 100 x 50 = 5000 cm2 = 0,5 m2,
n = 0,67

   M = 1500 x 0,5 / 24 x 0,67 = 46,5 W

    Czyli konieczna moc świetlówek White potrzebna do zainstalowania wynosi 46,5 W. W praktyce dla zapewnienia minimalnych warunków świetlnych konieczne byłyby dwie świetlówki o mocy 20 W każda oraz jedna żarówka o mocy 25 W. Ja stosuję oświetlenie o mocy 30% silniejsze, stosując kombinację dostępnych świetlówek dziennych "Polamu", białych "Lumofor" prod. NRD oraz światło żarówek. Jaka jest konieczna długość oświetlenia? Większość hodowanych w akwariach roślin wodnych pochodzi ze stref zwrotnikowych i okołorównikowych, gdzie dzień trwa 12-14 godzin. Dlatego rośliny te potrzebują do prawidłowego wzrostu raczej wyższego natężenia oraz czasu oświetlenia 12-14 godzin. Ze względu na krótszy niż w naszej strefie dzień mówimy, że są one roślinami krótkiego dnia.

    Odmiennie przedstawia się sprawa z roślinami wodnymi, pochodzącymi ze strefy umiarkowanej, gdzie długość dnia w okresie wegetacyjnym wynosi 14-16 godzin, czyli są roślinami długiego dnia. Wnioski wynikające dla akwarysty są oczywiste. Chciałbym zwrócić uwagę na związane z długością oświetlenia zjawisko. Poszczególne gatunki mogą mieć różny próg wrażliwości na promienie świetlne. Czasem niewielka jego ilość może zakłócić niezbędne proporcje pomiędzy procesami asymilacji i dysymilacji - co może być szkodliwe dla roślin. Dlatego postarajmy się, aby noc w naszych akwariach była rzeczywiście nocą, a sztuczny zmierzch poprzedzał zapadnięcie całkowitej ciemności.

    Dla akwarysty najważniejsza jest odpowiedź na pytanie jak zainstalować oświetlenie. Przytoczone wskazówki na pewno będą pomocne, pamiętajmy, że o ilości przenikającego do akwarium światła, które zwykle ze względu na zainstalowane źródło pada w akwariach z góry, decydują: czysta woda, ilość roślin pływających, lub roślin o dużych liściach, zacieniających rośliny niższe, a także to, czy akwarium nakryte jest szybą. Oczywiście, powinna być ona czysta, bez kurzu i białych plam po wyparowanej wodzie. Nie bez znaczenia jest kąt, pod którym promienie świetlne padają na szybę nakrywającą, czy lustro wody. W krańcowym przypadku wskutek odbicia, możemy utracić bezpowrotnie nawet 40% zainstalowanej ilości światła.

    Gdy promienie padają pod kątem 90° (prostopadle) tracimy tylko 3% energii, dlatego tak ważny jest sposób zainstalowania źródeł światła. Całe wnętrze akwarium powinno być równomiernie oświetlone podstawowymi źródłami światła. Dodatkowo, grupy roślin powinny być doświetlane ze źródeł światła emitujących zakresy światła najbardziej im odpowiadające. Najbardziej efektywne jest kierowanie na rośliny wiązek promieni świetlnych, prostopadłych do szyby na-krywowej i lustra wody. Źródło światła powinno znajdować się raczej bliżej lustra wody. Aby ograniczyć straty energii świetlnej zużywanej na odbicia i częściowe pochłonięcie przez obudowę, konieczne jest skonstruowanie metalowych (aluminiowych) luster odblaskowych nad zainstalowanymi źródłami światła albo wyłożenie wnętrza obudowy, w którym jest zainstalowane oświetlenie, folią aluminiową lub co najmniej pomalowanie jej na biało.


Literatura:

  1. Broszura firmy TETRA "Richtig pflegen"
  2. R. Kiibler "Licht im Aquarium" - Kosmos - Stuttgart 1970
  3. H. Miihlberg "Das grosse Buch der Wasserpflanzen" Lipsk 1980
  4. Z. Gucweler "Rośliny w akwarium" Sp. Inwalidów "Akwarium" Warszawa
  5. Wł. Gosiewski, H. Skąpski "Pomidory szklarniowe" PWRiL Warszawa 1984
  6. H. Kamiński "Rady doświadczonego akwarysty" Kwiaty 4/84
  7. J. Goliński "Trochę o uprawie roślin wodnych" Akwarium 3/76
  8. Claude A. Villee "Biologia" PWRiL Warszawa 1970
  9. W. Rother "100 Tips den Aquarien- bastler" Urania Verlag Lipsk 1983

    Recenzował: dr Ryszard Kamiński