Rasvjeta akvarija s biljkama

Postoje mnoge zablude o potrebama za svjetlom u akvariju s biljkama. Zbog toga entuzijasti koji slijede takozvana pravila, a pritom ne razumiju temeljna načela fiziologije biljaka i fotosinteze, doživljavaju beskrajne muke. Entuzijastima se obično savjetuje da koriste „što više svjetla” ili da „nadograde svoju trenutnu slabu rasvjetu koja je isporučena uz akvarij jačim, atraktivnijim svjetiljkama”. Nažalost, krajnji rezultat najčešće je akvarij prepun algi i/ili potpuno uništenje skupih biljaka.

Entuzijaste se također uči proizvoljnim pravilima poput vata po galonu (WPG), te da neke biljke za bujan rast zahtijevaju veći WPG. Web-stranice koje prodaju biljke često za pojedinu vrstu navode „zahtjeve za svjetlom”. Drugo popularno proizvoljno „pravilo” tvrdi da je optimalna vrijednost 6500K.

Nijedan od tih „zahtjeva” ili proizvoljnih „pravila” nema stvarnu vrijednost, pogotovo kada se primjenjuju izvan konteksta potreba biljaka za CO2. Stoga su entuzijasti godinama kružili u krug u uzaludnim pokušajima da svojim biljkama osiguraju „optimalnu” rasvjetu, pritom cijelo vrijeme zanemarujući najvažniji aspekt uzgoja biljaka. Cilj je ovog članka razotkriti popularne mitove o rasvjeti u kontekstu zdravlja biljaka.

Što je svjetlo i kako ga biljke koriste?

Entuzijasti automatski pretpostavljaju da svjetlo obasjava biljku i da biljka raste jednostavno kao rezultat te izloženosti. Vani, na primjer, primjećujemo da biljke u sjeni ne izgledaju tako snažno kao one na punom suncu. Zaključak je da je više svjetla uvijek bolje, te da ako biljka izgleda nezdravo, to mora biti zbog nedovoljno svjetla.

Istina je mnogo složenija priča. Listovi biljaka zapravo funkcioniraju vrlo slično fotoelektričnoj diodi, gdje svjetlo koje udara u pločicu pobuđuje materijal, a on zatim izbacuje elektrone. Struktura unutar lista koja sadrži elektrone jest molekula klorofila.

Svjetlo je samo po sebi zagonetan oblik energije koji se ponaša kao val (poput oceanskog vala), a istovremeno se ponaša i kao čestica, poput projektila. Zato je, radi jednostavnosti, korisno zamisliti vibrirajuću zvučnu vilicu ispaljenu iz topa. Kada se zvučna vilica sudari s drugim predmetom, ona predaje energiju ne samo zbog svojeg gibanja kao projektila, nego i energiju svoje vibracije.

Milijarde milijardi tih projektila, poznatih kao „fotoni”, putuju kroz prostor. Prilikom sudara s drugim objektima, oni se poništavaju, no energija koju su nosili u svojoj vibraciji prenosi se na objekt s kojim su se sudarili. Ako pogode klorofil pod pravim kutom i na pravom mjestu, energija fotona prenosi se na elektrone koje klorofil drži zarobljenima. Elektroni tada mogu pobjeći, a hvataju ih drugi proteini koji ih mogu iskoristiti za izradu drugih spojeva. Možda postoje tisuće pojedinačnih proteina koji hvataju i zatim otpuštaju te elektrone, na isti način na koji niz volontera pomiče vreće s pijeskom duž linije kako bi na kraju linije izgradili improviziranu branu.

Na kraju te linije u listu, umjesto izgradnje brane, elektroni se koriste za uklanjanje ugljika iz ugljikova dioksida, njegovu hidraciju vodom, a krajnji proizvod je vrsta šećera koji se lako može pretvoriti u glukozu. Glukoza se koristi za hranjenje svake stanice u cijeloj biljci.

Biljke stoga rastu zahvaljujući dostupnosti hrane koju su u stanju proizvesti. Svjetlo je samo jedna sastavnica tog procesa stvaranja hrane. Za dovršetak izrade šećera potrebni su voda, CO2 i hranjive tvari poput fosfata i nitrata.

Stoga, ako se usredotočimo samo na svjetlo i zanemarimo važnost svih ostalih ključnih sastojaka, šećer se ne može ispravno stvoriti i biljka će umrijeti od gladi. Zamislite graditelje brane kako dodaju vreće s pijeskom jedni drugima. Zamislite da ima više vreća nego što svaka osoba može podnijeti. Rezultat će biti ispuštene vreće, možda na noge sljedeće osobe, što smanjuje učinkovitost te i sljedeće osobe. Ako broj vreća u vrlo kratkom vremenu naraste iznad sposobnosti svake osobe u nizu da ih prihvati i pomjeri dalje, rezultat će biti kaos. Upravo se to događa u akvarijima s previše svjetla. Elektroni (vreće s pijeskom) se rasipaju i oštećuju cijeli lanac događaja.

Koja je alternativa WPG-u i kako kontrolirati svjetlo?

Najosnovnije mjerenje energije svjetla, ako se držimo analogije s projektilima, jest jednostavno brojanje broja projektila koji prijeđu određenu površinu u određenom vremenu. Koliko topovskih kugli udari u zid opsjednutog dvorca svaki sat? U našem slučaju to se mjerenje naziva fotosintetski aktivno zračenje, poznato pod kraticom PAR.

PAR nam govori točno koliko fotonskih projektila prijeđe jedan kvadratni centimetar svake sekunde. Budući da su fotonske čestice toliko male i budući da se kreću tako brzo, mjerenje je obično vrlo velik broj, otprilike reda veličine 1 milijarda milijardi topovskih kugli koje prijeđu površinu od 1x1 centimetar svake sekunde. Taj broj, milijarda milijardi, nezamisliv je, pa mu je dan jednostavniji naziv kojim se lakše nosimo; naziva se „mikromol”. Sada je lakše govoriti o 10 mikromola ili 20 mikromola umjesto o nečemu nezgrapnom, poput „dva zarez nula puta deset na osamnaestu potenciju po kvadratnom centimetru, po sekundi”.

U mračnoj prostoriji, kad upalite svjetiljku, vidjet ćete da je ruka postavljena u snop svjetla, samo jedan palac od leće, jako osvijetljena, no nekoliko stopa dalje intenzitet naglo opada jer se fotoni šire na veću površinu. Ako precizno izmjerimo PAR, otkrit ćemo da se svaki put kad udvostručimo udaljenost od žarulje, PAR na udvostručenoj udaljenosti smanji na samo četvrtinu vrijednosti s prve udaljenosti. Na tri puta većoj udaljenosti PAR će se smanjiti na jednu devetinu (1/9^th). Taj se pad naziva „obrnuti kvadratni odnos” i vrlo je korisno i dosljedno pravilo.

Postoje razlozi zašto WPG pravilo palca može uzrokovati toliko problema. Prvo, nemaju sve vrste žarulja istu jačinu. Žarulja T5 je jača od žarulje T8. LED diode imaju različite snage i raspoređene su u različite skupine, zbog čega je gotovo nemoguće izvući bilo kakav smisao iz tog pravila. Drugo, WPG ima vrlo ograničen doseg zbog pravila obrnutog kvadrata. U određenim akvarijima, poput srednje velikog akvarija od, recimo, 30 galona, zadana WPG vrijednost može biti korisna, no kako se veličina akvarija mijenja, udaljenost do žarulje kod većih ili manjih volumena ne mijenja se proporcionalno – pa što ako se veličina akvarija udvostruči? Okomita udaljenost do žarulje se ne udvostručuje, pa pad svjetla nije proporcionalan, dok WPG pravilo zahtijeva udvostručenje snage. Stoga u velikim do vrlo velikim akvarijima, slijeđenje WPG pravila može biti katastrofalno.

Razvijeno je mnogo razumnije pravilo palca temeljeno na dosljednijem mjerenju PAR-a. Nažalost, nije riječ o jednostavnom pravilu. Mjerenja PAR-a provedena su s tipičnim vrstama žarulja, a vrijednosti PAR-a prikazane su na grafu ovisno o udaljenosti od žarulje. Općenito rečeno;

Zona slabog svjetla definirana je kao dovoljno svjetla da se na razini supstrata izmjeri manje od 50 mikromola.

Zona srednjeg svjetla definirana je kao dovoljno svjetla da se na razini supstrata izmjeri između 50 i 75 mikromola.

Zona jakog svjetla obuhvaća sve iznad 75 mikromola izmjereno na razini supstrata.

Akvariji bez obogaćivanja CO2, odnosno bez ubrizgavanja plina i bez doziranja tekućeg ugljika, najbolje bi bilo držati u zoni slabog svjetla. Akvariji s ubrizgavanjem CO2 trebali bi početi u zoni slabog svjetla, a nakon nekoliko tjedana, ako se pokaže da su CO2, protok/distribucija i ishrana odgovarajući, svjetlo se može pojačati.

Entuzijasti moraju stalno imati na umu da ne postoji veza između količine svjetla i zdravlja biljke. Postoji mnogo zdravih akvarija sa slabim svjetlom koji koriste ubrizgavanje CO2 ili tekući ugljik. Takav je akvarij MNOGO lakše održavati, a cvjetanje algi znatno je rjeđe. Posljedica korištenja jakog svjetla jest da se stopa rasta biljaka povećava, a s njom i stopa rasta algi. Stopa rasta nije isto što i zdravlje. Akvariji s jakim svjetlom i nedovoljnim CO2 ili lošom ishranom mogu imati biljke koje brzo rastu, ali koje imaju alge ili druge zdravstvene probleme.

Za novake, početnike, pa čak i za iskusnije entuzijaste, ako je akvarij kupljen kao paket koji uključuje tvorničku rasvjetu, apsolutno najgora odluka koju mogu donijeti jest razmišljati o „nadogradnji” svjetla. To će uvijek biti početak problema. Entuzijastima se preporučuje da najprije nauče uzgajati biljke koristeći tvorničku ili slabu rasvjetu, bez obzira na ubrizgavanje CO2 ili dodavanje tekućih dodataka. Ako se nakon stjecanja određenog iskustva želi brži rast, intenzitet svjetla može se povećati, no to uvijek nosi rizik od pogoršanja zdravlja biljaka ako se ostalim sastavnicama PRVO ne posveti pažnja.

Što je s Kelvinima i spektrom?

Vjerojatno je drugi najgori savjet o rasvjeti taj da biljke za optimalno zdravlje trebaju 6500K. Ovaj mit postoji naizgled oduvijek, jer je, naravno, temperatura boje Sunca oko 6000K-6500K, pa svi prirodno pretpostavljaju da to mora biti savršena „kvaliteta” svjetla. Prodavači nesuđenim entuzijastima nameću „posebne žarulje za biljke” po pretjeranim cijenama. Ako se pravo kaže, malo koja vodena biljka, ako uopće ijedna, ikada vidi punospektralno podnevno sunce, budući da rastu u sjeni krošnji i u mutnim vodama tropskih kišnih šuma diljem svijeta, čime vrijednost Kelvinove temperature ili punog spektra postaje beznačajna. Također, nijedna žarulja se ni izbliza ne približava spektralnoj raspodjeli sunca. Nekoliko vrhova u nekoliko uskih pojaseva ni na koji način ne nalikuje suncu. Pojam „puni spektar” samo je još jedan marketinški izraz koji se koristi za privlačenje ljudi. Kada bi se izložilo desetak različitih marki žarulja, sve s tvrdnjom da su 6500K, sve bi izgledale različitih boja, pa zapravo nijedna žarulja nije stvarno 6500K. Kada netko pročita Kelvinovu oznaku na žarulji, taj se broj treba koristiti prije kao oznaka modela nego kao nešto sa znanstvenom vrijednošću.

Fluorescentna žarulja iz lokalne trgovine alatima biljke uzgaja potpuno jednako kao i posebna žarulja za biljke. Zapravo nema razlike u učinku, pod pretpostavkom da su vrste žarulja iste i da su snage iste. Biljke se automatski prilagođavaju svojem okruženju proizvodeći pigmente koji reagiraju na dostupni spektar. Stoga će žarulja kupljena u B&Q, Home Depotu ili bilo kojoj DIY trgovini u susjedstvu obaviti potpuno isti posao, bez obzira na spektar. Razlika je u tome što se entuzijastu možda neće svidjeti nijansa boje žarulje iz B&Q. Kelvinove vrijednosti i drugi parametri boje stoga bi se trebali razmatrati isključivo u kontekstu emocionalnog dojma koji ostavljaju na promatrača. Na isti način, na primjer, u mesnici žarulje koje se koriste za osvjetljavanje mesa obično imaju crvenu komponentu. Zbog toga meso izgleda ukusnije. To je iluzija, no mesari to vrlo dobro znaju te rijetko biraju žarulju s naglaskom na plavoj ili zelenoj boji, na primjer, jer bi to mesu dalo negativan estetski dojam.

Boje treba koristiti kao kist za slikanje – za stvaranje raspoloženja u akvariju. Ako se koristi više žarulja, jutarnje svjetlo može se simulirati crvenim i narančastim tonovima, a kasnije tijekom dana prijeći na plavlje tonove. Nikada nije potrebno ograničavati boje iznad akvarija zbog pogrešnog dojma da biljke neće dobro uspijevati ni pri kojoj Kelvinovoj vrijednosti osim 6500K. To je strogo u carstvu mašte.

Što je s LED diodama?

Kako LED uređaji postaju razumnije cijenjeni, dostupnost će biti bolja, a značajki će biti više. Kućni majstori mogu nabaviti sirovine i sami ožičiti svoja svjetla. Najvažnija značajka u svijetu LED rasvjete jest mogućnost prigušivanja modula od 0% do 100% intenziteta. To je zapravo mnogo vrednija značajka od toga koliko PAR-a uređaj ima, što je u svakom slučaju obično previše. Prigušivanje omogućuje maksimalnu kontrolu, što je izjednačeno s kontrolom algi. Još jedna sjajna značajka kvalitetnijih uređaja, koja se možda proširi i na jeftinije uređaje, jest dostupnost više dioda u boji u kombinaciji s programabilnošću. Kako je već spomenuto, riječ je o umjetničkoj značajci, i čim se ljudi probude iz svoje 6500K hipnoze, shvatit će pravu vrijednost boje. Ribe i druga fauna mogu izgledati šarenije. Omiljene fluorescentne žarulje mogu se simulirati pravom mješavinom RGB i CYMK.

Pitanje mogu li se biljke uzgajati uz LED rasvjetu do sada bi trebalo biti jasno. Ponovno, važniji čimbenici LED dizajna su mogućnost kontrole, estetika, pouzdanost i tako dalje.

Trajanje rasvjete (fotoperiod)

Biljkama rijetko treba više od otprilike 8 do 9 sati svjetla. Dulji fotoperiod od toga samo potiče alge. Uvijek je najbolje imati mjerač vremena za rasvjetu, a ako se u akvarij ubrizgava CO2, trebao bi postojati i zaseban mjerač vremena za plinski solenoid. Zaboravljanje isključivanja svjetla može imati ozbiljne posljedice za biljke.

Duljinu fotoperioda uvijek treba razmatrati u kontekstu intenziteta. Kao što je ranije spomenuto u članku, štetu uzrokuje intenzitet, stoga, ako je intenzitet prekomjeran, fotoperiod se mora strogo skratiti kako bi se šteta smanjila. Ako je rasvjeta preslaba (što se gotovo sigurno NIKADA ne događa), nikakva duljina fotoperioda to ne može nadoknaditi.

Ako entuzijast radi u kasnoj smjeni, fotoperiod se može pomaknuti u tom smjeru kako bi mogao promatrati akvarij dok je kod kuće. Biljkama nije bitno koje je stvarno doba dana, samo da je fotoperiod redovit i dosljedan.

Učinci neizravnog ili izravnog sunčevog svjetla kroz prozor

Ovo je još jedno područje u kojem se entuzijasti brinu više nego što je potrebno i pogrešno tumače zapažanja. U akvariju s ubrizgavanjem CO2, ako su CO2, protok, distribucija, ishrana i održavanje odgovarajući, sunčevo svjetlo koje pada na akvarij nema štetan učinak. Entuzijast ne mora poduzimati nikakve posebne mjere opreza zbog prodora sunčeve svjetlosti. Međutim, ako sunčeva svjetlost pada na akvarij i to naizgled dovodi do neke vrste algi, to je snažan pokazatelj da postoji temeljniji problem u akvariju i da entuzijast treba pogledati spomenute čimbenike. Najčešći problem bit će BGA na dnu prednjeg stakla, možda tik ispod šljunka. Crna traka može se koristiti za blokiranje svjetla, no to nije osobito estetsko rješenje. Razina nitrata može se povećati kako bi se to riješilo.

Pomažu li reflektori?

Reflektori na cilindričnim cijevima, kompaktnim fluorescentnim žaruljama i tako dalje mogu povećati PAR izlaz svjetiljke. Vrijednosti se kreću od 10% do 20% ovisno o konfiguraciji, čistoći i materijalima. Kao što je spomenuto, ako akvarij pati zbog previše PAR-a, reflektori su loša stvar i trebalo bi ih ukloniti kako bi se akvarij oporavio. Ako se akvarij dobro drži, reflektori se mogu smatrati dobrom stvari.

Koji su znakovi previše PAR-a?

Budući da intenzitet svjetla pokreće potrebu za svime ostalim, znakovi previše svjetla vrlo su raznoliki. Previše svjetla stvara potražnju za više hranjivih tvari nego što se ponekad isporučuje. Popis nedostataka hranjivih tvari dug je i obrađen je u zasebnom članku. Previše svjetla stvara potražnju za više CO2 nego što se isporučuje. To zatim uzrokuje nedostatak CO2, koji karakteriziraju topljenje, opadanje listova, propadanje i truljenje, crne mrlje, smeđe mrlje, uvijanje ili druga deformacija listova, kao i rupe u listovima. Alge povezane s CO2, poput dlakave alge ili druge nitaste alge, BBA ili drugih crvenih algi. Dijatomejske alge mogu se pojaviti nakon „nadogradnje” rasvjete. Sasvim je moguće da je rasvjeta toliko jaka da zahtijeva tako visoke razine CO2 da postanu toksične za faunu.

Je li siesta dobra ideja?

Siestu je promovirala tvrtka čije je istraživačko osoblje vjerovalo da, budući da su u tropima česti kišni pljuskovi koji su tijekom značajnog dijela dana blokirali sunce, iz toga slijedi da je isključivanje svjetla sredinom dana dobro za vodene biljke. Pokazalo se, međutim, da nije dokazana nikakva veza između zdravlja biljaka i sieste. U mnogim slučajevima, ovisno o drugim uvjetima u akvariju, zdravlje biljaka se pogoršalo, u drugim slučajevima se poboljšalo, a u većini slučajeva nije bilo razlike. Ta raspodjela učinaka u biti znači da su se u akvariju događale druge stvari koje nisu imale nikakve veze sa siestom.

Postoji li najbolja žarulja ili najbolja vrsta žarulje?

Da, najbolja žarulja je ona zbog koje vam akvarij izgleda najljepše i koja vam ne čini život bijednim pretjerivanjem s prekomjernim PAR-om. Sve ostalo može se odbaciti. Bilo da je riječ o T5, T6, T8, T12, halogenoj ili LED rasvjeti. Bilo da je riječ o svjetiljci, visećoj lampi ili tipu Clip on Arc Pod. Biljke se mogu uzgajati čak i uz volframovu rasvjetu. Njima to zapravo nije bitno. Prilikom kupnje rasvjete, entuzijastima se preporučuje da prvo kupe one važnije stvari koje će pomoći zajamčiti uspjeh, poput odgovarajuće razine protoka/filtracije, dobrog plana otapanja i distribucije CO2, solidnog programa ishrane te čestih izmjena vode i plana održavanja. Kada su svi ti važniji elementi na mjestu, tada se može uživati u bilo kojoj vrsti rasvjete, bilo koje boje i, uz pažnju, bilo kojeg intenziteta.