Lichtintensiteit

 

Soms zien we nog de algemene stelling dat een aquarium nooit teveel belicht kan worden. Hoe meer licht, hoe beter het zou zijn.
Nu kan dit voor een rifaquarium nog steeds geldig zijn, tenminste zo lang het technisch nog niet mogelijk is om het aquarium meer licht te geven dan een koraalrif in de natuur ontvangt. Maar als algemene regel is deze stelling niet juist! Zeker niet voor een beplant zoetwateraquarium.
In alle gevallen is het van belang om rekening te houden met de situatie, zoals die zich in de natuurlijke biotoop voordoet.

De meeste zoetwatervissen houden helemaal niet van een ‘felle’ belichting. Zij geven de voorkeur aan meer schaduwrijke plaatsen of zoeken beschutting onder (drijf)planten of overhangende oevers en/of wortels. Te felle belichting (en/of gebrek aan schuilplaatsen) resulteert in stress bij de dieren en als gevolg daarvan een gebrekkige gezondheid. (Mogelijke symptomen daarvan zijn: een flets voorkomen, verlies van kleur en vreemd gedrag).

Een algemeen getal voor de ‘benodigde lichtintensiteit’ voor een aquarium is dus ook niet zo eenvoudig te geven.
Naast de verschillen in lichtbehoefte, die hierboven zijn aangestipt, speelt hierbij ook nog mee, dat de (in het verleden) vaak gebruikte eenheden voor de bekende vuistregels weinig zeggen over de kwaliteit van het licht, terwijl dit voor een plantenaquarium en een rifaquarium juist wel heel belangrijk is.

‘Watt’ wordt over het algemeen gebruikt als de maat voor het stroomverbruik van de verlichting en zegt weinig over de lichtopbrengst. ‘Watt/liter’, een maat die vroeger veel werd gebruikt, is dus een maat die alleen gebruikt kan worden als relatieve maat voor verlichting van hetzelfde type en met vergelijkbaar rendement.
‘Lumen’ (lichtstroom) en ‘candela’ (lichtsterkte), of ‘lux’ (verlichtingssterkte; lumen/m²) lijken dan beter bruikbare eenheden, omdat deze worden gebruikt als maat voor de hoeveelheid afgegeven licht.

	Verlichtingssterkte in lux (lm/m2)
zonlicht	100000 – 130000 lux
Bewolkte zomerdag	20000 lux
Bewolkte zomerdag aan schaduwkant	10000 lux
Bewolkte winterdag	3500 lux
Zonsopgang/zonsondergang op heldere dag	400 lux
kantoor	300 – 500 lux
woonkamer	50 lux

Bron: Wikipedia: nl.wikipedia.org/wiki/Lux (natuurkunde); en.wikipedia.org/wiki/Lux; de.wikipedia.org/wiki/Lux (Einheit)

Het probleem van de eenheden lumen, candela en lux is echter dat ze volledig zijn afgestemd op de waarneming van licht door het oog van de mens. Dit terwijl het menselijk oog het gevoeligst is voor het geelgroene deel van het lichtspectrum (licht met golflengtes rond de 555 nm) en planten en lichtbehoevende koralen juist het gevoeligst zijn voor licht uit het blauwe en rode deel van het spectrum. Zie ook de afbeelding hieronder.

Vergelijking lichtgevoeligheid plant en menselijk oog. Het linkerplaatje toont de relatieve gevoeligheid van het menselijk oog voor de verschillende golflengtes van licht en het rechterplaatje toont de relatieve spectrale gevoeligheid van de plant. Bron:www.lights-interaction.com 

Een koel witte lamp met een hoog lux getal kan dan voor ons een zeer helderwitte lamp zijn (daar is de ontwikkeling van deze lamp ook op gericht geweest), maar als de lamp weinig licht in het rode en blauwe deel van het spectrum geeft, dan is het voor het plantenaquarium en rifaquarium niet veel waard. Anderzijds zou een lamp, puur gericht op de groeistimulering van planten, voor ons een onrealistisch oranjegele wereld in het aquarium betekenen. (Kijk maar eens bij avond naar de verlichting in de kassen.)
We kunnen dus wel voorspellen dat een lamp met een hoger lux getal voor ons helderder van licht zal zijn, maar dat zegt weinig over de kwaliteit van deze lamp voor onze planten of onze koralen.

Om nu wat meer te kunnen begrijpen van het begrip lichtintensiteit in relatie tot de belichting van planten en lichtbehoevende koralen en dergelijke, moeten we nog één stapje dieper in de karakteristieken van licht.

Een lichtbron straalt licht uit, maar wat er feitelijk gebeurt is dat de lichtbron lichtdeeltjes (fotonen) uitzendt, wat wij zien als licht. Elk foton heeft een bepaalde hoeveelheid energie, die karakteristiek is voor een bepaalde golflengte (kleur). Hoe groter de energie van het deeltje, hoe korter de golflengte en hoe blauwer het licht. Dit is ook de reden waarom de blauwe kleur van het licht dieper doordringt in water en waarom op een bepaalde diepte in het water alles blauw lijkt te zijn.

Elk foton met een golflengte tussen de 400 en 700 nm behoort tot de zogenoemde ‘Photosynthetically Active Radiation’ (PAR), dat is licht dat bij kan dragen aan de fotosynthese door de plant. PAR staat voor het totaal van de (licht)straling die tot fotosynthese bij de plant kan leiden en resulteert dan in een getal voor de hoeveelheid stralingsenergie met een golflengte tussen de 400 en 700nm per seconde per m². PAR wordt uitgedrukt in W/m².
De snelheid van de fotosynthese door de plant wordt echter niet bepaald door de totale energie-inhoud van de lichtstraling, maar door het aantal fotonen dat door de plant wordt geabsorbeerd. Alle geabsorbeerde fotonen hebben daarbij een even sterk effect. De juiste maat daarvoor is de ‘PPFD’ (afkorting van ‘Photosynthetic Photon Flux Density’). Vrij vertaald staat de PPFD voor de dichtheid van de fotonenstroom (aantal fotonen per m² per sec.) tussen de 400 en 700 nm. PPFD wordt uitgedrukt in µmol/m²/sec.
De PPFD is de enige juiste maat als het gaat om de vergelijking van lichtbronnen voor wat betreft de afgegeven hoeveelheid voor de fotosynthese relevant licht.
Wat we vaak tegenkomen in bronnen van allerlei aard (met name op internet) is dat de term PAR wordt gebruikt waar feitelijk PPFD gebruikt zou moeten worden. Zo lang echter de waarde wordt uitgedrukt in µmol/m²/sec is de waarde bruikbaar voor ons doel.
Daarnaast is het nog van belang om te weten dat in het verleden de PPFD waarde ook werd uitgedrukt in µE/m²/sec, of µEinstein/m²/sec, wat een andere naam voor dezelfde eenheid is.

De snelheid van de fotosynthese door de plant wordt bepaald door het aantal lichtdeeltjes (fotonen) dat door de plant wordt geabsorbeerd. De lichtintensiteit van een lamp voor de plant (of het lichtbehoevende koraal) wordt dus bepaald door het aantal fotonen dat de lamp over een bepaalde tijd uitstraalt en die gebruikt kunnen worden voor fotosynthese door de plant. De juiste maat daarvoor is de ‘PPFD’, die wordt uitgedrukt in µmol/m²/sec. Op internet wordt vaak (ten onrechte) de afkorting ‘PAR’ gebruikt. Zo lang echter de waarde zelf wordt uitgedrukt in µmol/m²/sec is deze waarde bruikbaar voor ons doel.

Dus lux (in lumen/m²) en PPFD (in µmol/m²/sec) zeggen beide wat over de lichtintensiteit van de lamp of lichtbron. Het lux getal geeft inzicht in de helderheid van de lamp voor het menselijk oog en het PPFD getal (soms PAR getal genoemd) geeft aan hoe intensief de lamp de fotosynthese bij planten stimuleert. Deze laatste waarde is de belangrijkste lichtintensiteit waarde als we een beplant zoetwateraquarium of een rifaquarium willen belichten.

Ook tussen planten onderling bestaan er verschillen in gevoeligheid voor licht van verschillende golflengte uit het PAR gebied. Dit komt ondermeer door het bezit van verschillende pigmenten naast het chlorofyl a en b (zoals caroteen en xantofyl) in verschillende verhoudingen. Het meeste onderzoek met betrekking tot PAR en PPFD is uitgevoerd voor land- en tuinbouwgewassen. Er is echter geen reden om aan te nemen dat de conclusies voor andere hogere planten, zoals onze aquariumplanten, hiervan op hoofdlijnen zouden afwijken.

Het zou mij echter niet verbazen als er bij fytoplankton en lichtgevoelige koralen en andere zeedieren (met zoöxanthellen) een relatief hogere gevoeligheid voor blauw licht zou blijken te zijn. Rood licht wordt vele malen sterker geabsorbeerd door water dan blauw licht⁽⁴⁾. Het gevolg daarvan is dat fytoplankton en koralen met zoöxanthellen voor het grootste deel van hun bestaan worden blootgesteld aan licht met een sterke tot zeer sterke verschuiving naar het blauwe deel van het spectrum.

Voor een goede keuze zullen we echter tegelijkertijd naar meerdere  eigenschappen van de verlichting moeten kijken, waarvan PPFD (of PAR) er slechts één is. Daarnaast zijn zaken als de aanwezigheid van een voldoende gebalanceerd spectrum en de kleurtemperatuur van de lamp (zie hierna) van belang.
En als laatste (maar niet als minste) speelt ook de persoonlijke smaak een rol bij de definitieve keuze van de (samenstelling van de) verlichting. U moet er immers nog lang tegenaan kijken.

 

terug naar boven

AquariumTips.nl is een initiatief van AquariumPlus

Copyright 2013: AquariumPlus