Licht im Aquarium 402

[QUOTE]Original von Hans-Werner
Hallo miteinander,

Das neue Heft von "das Aquarium" ist eingetroffen mit dem Artikel über Beleuchtung von Riffaquarien.
Alle Maßeinheiten für Licht (im humanphysiologischen Sinne) wurden aufgeführt, die einzige für die Aquaristik relevante Maßeinheit, nähmlich die Strahlungsausbeute in W/s, evtl. mit dem entsprechenden Diagrammen kommen nicht vor.
Mit den Herstellerangaben zu Diagrammen der Leuchten, die in 5-nm-Schritten die Strahlungsausbeute einer Lampe in mW/nm/S, glaube ich, angeben, läßt sich über eine Formel sogar die Quantenausbeute errechnen (über Plancksche Konstante).
Das tollste ist aber, dass zur Beurteilung der Beleuchtung eines Beckens, die auch blaue Lampen enthält, der Lichtstrom in Lumen gemessen wurde. Kein Wunder, dass das Aquarium stark unterbeleuchtet war (beleuchtet man vor allem für den Betrachter?).
Ich habe mich vor Jahren einmal viel mit Licht beschäftigt, die ganzen Diagramme einiger LL in Quantenausbeute umgerechnet usw., es aber dann nicht veröffentlicht, weil zuverlässige praktische Vergleiche fehlten.
Ich weiß nicht ob alles, was ich hier geschrieben habe auf´s i-Tüpfelchen stimmt, aber insgesamt denke ich, meine Kritik ist ausreichend fundiert.

Grüße

Hans-Werner

Hallo Hans-Werner,

werde mir heute Nachmittag das Heft besorgen. Es wurde schon nach dem ersten Teil kritisiert, das zur Charakterisierung der entsprechenden Strahlungen Parameter gewählt wurden, die in der Aquaristik gar keine Verwendung finden dürften, wie z.B. der Lichtstrom.

Ist das Paper angekommen?

Zitat

Original von Hans-Werner
Ja, Jörg,

das Paper ist Ende letzter Woche angekommen. Ich habe es nur überflogen. Die Frage: Welche Funktion haben Pocilloporine?" scheint noch offen zu sein?

Grüße

Hans-Werner

Hallo Hans-Werner,

in dem Paper geht es hauptsächlich um die biochemische Charakterisierung und um die Bestimmung des molaren Extinktionscoeffizienten. Im nachfolgend erschienenen Paper von 2001, welches ich Dir als PDF geschickt habe, wird die Hypothese aufgestellt, das die wenig fluoreszenten, stark farbigen Pocilloporine im Bereich der "Grünlücke" absorbieren und dadurch Strahlungen "abfangen", die unter Starklichtbedingungen durch Streuung in den Photosystemen die Photosynthesepigmente anregen können. Dadurch kommt ihnen einen Schutzfunktion zu, wie gesagt hypothetisch.

Die Funktionen fluoreszierender Pocilloporine wurden dagegen von Salih et al. (2000) und Schlichter et al. (1985) postuliert.

Die Hypothesen sind bislang nicht widerlegt und gelten zunächst einmal als anerkannt.

Hallo,

wie so oft, kann man natürlich bei komplexen Themen unterschiedlicher Meinung sein und gewisse Dinge auch unterschiedlich interpretieren. Wie langweilig wäre es doch, wenn alle einer Meinung wären.
Aber Werner Du hast völlig recht. Eine differenzierte Betrachtungsweise wäre auch in meinen Augen wesentlich nützlicher gewesen.
Die relevanten Maßeinheiten wären µE/m²/sec als die Quantenmaßeinheit (wobei ein µEinstein= ein µmol entspricht) oder W/m²/s als Energieeinheit und nicht Lumen (im folgendem immer Lumpen genannt, da dies meine Rechtschreibprüfung auch vorschlägt). Man hat sich wieder eine vorgekaute Maßeinheit ausgesucht, die auf die spektrale Augenempfindlichkeit ausgelegt ist. Da die Maßeinheit Lumpen überwiegend nur der gelbgrün Bereich erfast wird eine ungünstige spektrale Gewichtung vorgenommen wird, die sich deutlich von der Gewichtung (PUR) von Korallen unterscheidet. Dies ist ein wesentlicher Punkt. Ich kann mich leider nur wiederholen, dass gerade für den biologischen Bezug von Licht zu den Korallen Lux und Lumen ungeeignete Begriffe sind.
Der für Korallen physiologisch wertvolle Blauanteil wird somit nur sehr unzureichend erfasst und verfälscht somit sämtliche Ergebnisse in dieser mühsam zusammengeführten Tabelle. Die Tabelle verleitet sogar in meinen Augen zu enormen Fehleinschätzungen. Jemand der diese Tabelle ließt könnte meinen, dass der 250 Watt 10.000 K von BLV mit 42 lm/W eine halb so hohe Lichtausbeute als der 250 Watt Daylightbrenner von Osram mit 80 lm/W hat. Da der BLV-Brenner jedoch deutlich im Violettbereich emittiert wird und die Lumpen überwiegend nur den gelbgrünen Bereich erfassen, wird dieser violette und blaue Anteil eben gar nicht erfasst. Ein Vergleich in der entscheidenden PAR-Strahlung (die den gesamten Strahlungsbereich erfasst), würde daher wesentlich geringer Unterschiede zeigen. Somit ist die eigentliche Strahlungsausbeute pro Watt auch bei einem 10.000 K-Brenner in Wirklichkeit wesentlich besser.

Auch die Feststellung, dass das Aquarium bei Bernd Mohr mit nur 27 lumpen pro Liter doch deutlich unterbeleuchtet sei, und trotzdem nach der Umstellung von HQI auf T5 eine Farbverbesserung festgestellt wurde, wirft keine Zweifel an die gemachte Empfehlung von 40lm pro Liter auf. Das Blaulicht wird hier einfach nicht genügend bewertet. Herr Mohr hatte früher 8x 400 Watt über dem Aquarium, also min. 3200 Watt und nach der Umstellung auf T5 nur noch 1730 Watt. Er hatte also früher ungefähr 50 lm/liter (habe diese in meinen Augen unsinnige Rechnung mal gemacht) und hinterher nur noch 27 lm/liter aber doch eine Farbverbesserung und bessere Wachstumsraten erzielt. Wie konnte dieses Wunder geschehen?
Gibt es etwa tatsächlich noch andere Aspekte, die man heranziehen müsste ? Natürlich hat man hier nicht weiter recherchiert, da man sonst die Empfehlung von 40 lm/Liter über den Haufen werfen müsste. Dies hätte man aber machen sollen, damit man merkt, dass man es eben differenzierter betrachten sollte.
Auch der Hinweis von Herrn Mohr, dass dies eventuell an den Reflektoren liegen könnte, wurde keine weiter Bedeutung zugemessen. Vielmehr heißt es lapidar: „dass in guten Markenleuchten vergleichbare Reflektoren eingebaut sind, kann dieser Punkt unserer Meinung nach vernachlässigt werden“.

Tatsache ist, das der unmittelbare Photonendruck am Gewebe der Korallen entscheidend ist. Bis hierhin ist es jedoch ein langer Weg. Die Wattzahl gibt nur die Energie an, die eine Lampe verbraucht. Eine Angabe in Lumpen gibt nur den gesamten Lichtstrom (überwiegend gelbgrün) an den eine Lampe emittiert. Durch den Reflektor wird erst das Licht gelenkt und aus der Lampe wird eine Leuchte, die einen Leuchtenwirkungsgrad hat.
Auch dieser Leuchtenwirkungsgrad sagt noch nicht viel aus, da noch kein Verhältnis zum beleuchtetem Objekt (z.B. Koralle) gemacht wird. Die entscheidende Größe um eine Leuchte für Ihren Verwendungszweck zu beurteilen ist daher der Beleuchtungswirkungsgrad. Dies wird besonders bei Autoscheinwerfern, die nur die Straße beleuchten sollen oder Strahler, die eine Kirche beleuchten sollen sehr deutlich. Hier spielt die Fokussierung eine entscheidende Rolle.

Auf die Frage, welche Beleuchtungsstärke und insbesondere lichthungrige Steinkorallen im Aquarium benötigen, damit Sie „gedeihen und kräftig wachsen“ findet man übrigens schon durchaus einiges in der Literatur. Genauso wie Landpflanzen haben auch Korallen einen photosynthetischen Sättigungspunkt. Eine stärkere Beleuchtung über diesen Sättigungspunkt, führt zu keiner höheren Photosyntheserate und somit auch nicht zu einer weiteren Wachstumssteigerung. Der Sättigungspunkt von lichthungrigen Steinkorallen ist nicht immer gleich und passt sich auch den unmittelbaren Lichtsituation an. So kann er bei der gleichen Art unter Starlichtbedingungen höher und bei Schwachlichtbedingungen niedriger liegen. Dies verdeutlicht auch die Anpassungsfähigkeit an geänderte Lichtsituationen. Man kann jedoch unter „normalen“ Bedingungen je nach Art von Werten zwischen ca.300 –500 µE/m²/sec ausgehen. Dies entspricht ca. 15.000 – 25.000 Lux unter Tageslichtbedingungen. Dies soll lediglich eine grobe Orientierung sein. Für die Aquaristik kann man dieses Wissen übertragen, indem man eine Lichtstärke im Aquarium und an den Korallen erreicht, die eben über diesen Punkt liegt. Dana Riddle hat hier einige Untersuchungen gemacht (siehe Koralle 6). Auch scheint es einen Zusammenhang zwischen dem photosynthetischen Sättigungspunkt (PS) der Korallen und der Synthese der wirtsspezifischen Pigmente zu geben. Dana Riddle bezeichnet die Lichtintensität, bei denen die erblich veranlagte Fähigkeit zur Synthese der wirtseigenen Pigmente beschleunigt wird als Schwellenwert. Erst wenn dieser Schwellenwert an PAR-Strahlung überschritten wird, kommt es zur vollen Farbausprägung. Natürlich spielen für die Färbung auch noch andere Faktoren wie, Strömung, Nähstoffsituation... eine entscheidende Rolle, aber in Bezug auf die Lichtmenge ist dies doch eine nicht unwichtiger Aspekt.

Da dieser photosynthetische Sättigungspunkt (PS) bei Korallen variabel ist und sich an verschiedene Lichtstärken anpassen kann, sollte man auch nicht unbedingt alle Leuchtmittel auf einmal wechseln. Dies gilt für HQI-Strahler genauso wie für Neonröhren. Wenn man nach einem Jahr die Leuchtmittel wechselt und Korallen eine 20-30% höhere Lichtintensität ausgesetzt werden, wird man immer eine deutliche Verbesserung feststellen, da sich der PS eben vorher unter den rückläufigen Beleuchtungswerten sich nach unten angepasst hat. Kommen dann neue Leuchtmittel mit einer höheren Lichtleistung zum Einsatz, wird der erniedrigte PS der Korallen wieder schnell überschritten und führt in der Regel zu positiven Ergebnissen. Diese Anpassungsmechanismen sind sehr komplex und würden hier den Rahmen sprengen. Ich halte es jedoch für wichtig, die Lichtintensität auf ein kontinuierlich hohes Niveau zu halten, um Schwankungen im System zu vermeiden. Hier gilt wieder die Regel je kontinuierlicher die Parameter sind, desto besser kann sich ein System stabilisieren. Dies kann übrigens auch als Grund herangezogen werden, warum bei einem Wechsel von Leuchtmittel verstärkt niedrige Algen (z.B. die beliebte rote Schmiealge) auftreten. Bei Veränderungen im Milieu entstehen schnell Wettbewerbsvorteile für niedrige Algen, die dann auch gnadenlos genutzt werden. Von daher ist ein Austausch von Leuchtmittel in mehreren Schritten, die zeitlich auseinander liegen, eher günstiger zu bewerten.

So, dies fürs erste da die Arbeit ruft.

Gruß
Oliver

So, jetzt hab' ich das Heft.

Die Autoren machen auf bestimmte Beobachtungen aufmerksam, ziehen dabei aber die falschen Schlußfolgerungen:

1. ich verstehe das nicht so recht, warum 6 braune Seriatopora Arten unter verschiedenen Beleuchtungssystemen fotographiert wurden. Wo ist hier denn die Aussage? Wenn die Korallen genetisch gar nicht dazu fähig sind, das pinke Pocilloporin zu syntehtisieren, worauf soll man dann warten? Hier hätte eine Bilderserie hin gemußt, bei der die gleiche Kolonie (gleicher Klon) unter verschiedenen Beleuchtungssystemen auch verschiedene Farben zeigt. Dann hätte das einen Wert gehabt, aber so ... ?

2. Genau das beantwortet die Frage, die die Autoren stellen, nämlich weshalb "zwei verschiedenfarbige Korallen dieser Art ihre jeweilige Farbe behalten und die braune nicht in pink wechselt (bzw. umgekehrt)". Die braune Farbmorphe kann das pinke Pigment sehr wahrscheinlich nicht synthetisieren, was nicht ungewöhnlich ist.

3. "Wie ist nun die Erfahrung von Mohr (2001) zu interpretieren, die zeigt, dass bei Einsatz von T5-Beleuchtung mit relativ geringem Lichtstrom Korallen weder in Wuchs noch in Farbe Einbußen erleiden?"

Anstatt in Erwägung zu ziehen, das die verwendeten T5-Röhren für die Zooxanthellen und Korallen eine "wirksamere" Strahlung emittieren als die HQI-Brenner und dadurch relativ gesehen die T5-Röhren für die Korallen- Zooxanthellen - Symbiose "heller" ist, vermuten sie, dass es vielleicht " die ausgesprochen gute Versorgung seiner Korallen mit Spurenelementen und Nährstoffen" ist. Diese Versorgung ist bei Bernd Mohr seit Jahr und Tag gut, schon bevor er T5 verwendet hat.

Kann mir jemand sagen wie Bernd Mohr sein Becken mit T5 beleuchtet? Welche Röhren? Wievel Watt pro l bzw. pro m²? Würde mich für die Auswahl meiner eigenen Beleuchtung interessieren....

Hallo Thomas,

hier der Link:
http://www.korallen4u.de/index.php?id=138

Grüße

Markus

Danke für den Link. Hab mir das mal angeschaut, schon krass das ganze, super Becken! Ich hab mal ausgerechnet, dass Bernd Mohr mit etwa 266 W/m² oder 0,5W/l beleuchtet bei jeweils zur Hälfte Tageslicht/Blauröhren. Für meine Planung ergäben sich mit 2*24W T5 etwa auch 266W/m² oder 0,8W/l sollte also ganz gut hinhauen... :))