Фотосинтетически активная радиация

Фотосинтетически активная радиация отражает спектральный диапазон 400-700 нм солнечного света, который необходим растениям и зооксантеллам (зооксантеллы представляют собой одноклеточные водоросли, обитающие в тканях животных, таких как кораллы, моллюски, анемоны и голожаберники) для осуществления фотосинтеза. Диапазон варьирует от ультрафиолетового УФA (UVA, Ультрафиолет А) до инфракрасного света. УФA излучение имеет длину волны 400-550 нм (из которых 465-485 нм демонстрируют максимальную ФАР актиничного диапазона), поглощаемые хлорофиллом a и c2, а также перидинином (светопоглощающий каротиноид, родственный хлорофиллу). Нижний (около) ИК спектр 620-720 нм является красной полосой, поглощаемой хлорофиллом a и c2 (хотя ИК начинается с 650 нм, энергетический пик в красном спектре приходится на ИК или близкую к ИК область).

Фотоны коротковолнового УФC (UVC, Ультрафиолет С) излучения обладают высокой энергией и могут разрушать клетки и ткани, к счастью, озоновый слой атмосферы фильтрует их. Зеленый свет занимает среднюю часть спектра (550-620 нм, наиболее видимы для человеческого глаза) и, по большей части, отражается хлорофиллом (поэтому листья выглядят зелеными).

Лампы, испускающие преимущественно актиничный свет, имеют низкий ФАР (хотя актиничные УФA ещё имеют пик кривой ФАР и могут улучшать характеристики освещения в комплексе). Лампы, испускающие средний спектр длин волн (желтый-зеленый), например, «теплое белое» свечение (2700-3500 °K), продуцируют незначительное количество ФАР. Наиболее мощная фотосинтетически активная радиация создается лампами, работающими в ИК спектре. Однако лишь комплексное использование ламп различного спектрального состава обеспечит совпадение множества пиков графика ФАР и, тем самым, произведет наилучший эффект на рост растений и водорослей.

Аспекты использования ФАР растениями и водорослями:
Аспекты использования ФАР растениями и водорослямиА. Фототропический ответ. Данная реакция свойственная хлорофилл содержащим растениям, которые направляют листья к свету для активизации фотосинтеза (первые этапы развития растений, зооксантелл и т.д..). Реакция обнаруживается в диапазоне 420-500 нм;
В. Фотосинтетический ответ. Реакция начинается, когда световая энергия поглощается белками, так называемого, фотосинтетически активного центра хлорофилла;
С. Синтез хлорофилла. Является химической реакцией, происходящей при посредничестве гормона растений – цитокинина, при поглощении волн длиной около 670 нм. В результате происходит формирование хлорофилла, который обеспечивает дальнейший рост растений и водорослей. Результатом недостатка 670 нм спектра является прекращение роста пресноводных растений и ухудшение состояния кораллов в рифовом аквариуме. Недостаток данного около красного спектра (выше 620 нм) наблюдается в большинстве, так называемых, аквариумных ламп.

Многочисленные испытания, проведенные в области аквариумного хозяйства, показали, что скальные кораллы, моллюски и другие прикрепленные виды, требующие энергию для фотосинтеза зооксантелл, не только преуспевают, но и размножаются при свете, который совпадает с оптимальным ФАР (около 6500 °K).

Когда рассматривается количество используемой энергии в ваттах, наилучшие результаты демонстрируют лампы 6400 °K SHO, излучение которых хорошо пронизывает толщу большинства пресноводных аквариумов, а также рифовых глубиной до 50 см. В последнем случае дополнительно используются актиничные/50,000 °K лампы, обеспечивающие глубокое проникновение волн длиной 465-485 нм, потребляемых зооксантеллами.

Как можно видеть на графике, существует три основных пика спектрального состава ФАР. Однако наиболее важные спайки приходятся на красную часть спектра, при этом все они, в большей или меньшей степени, создаются лампами дневного света 6500 °K.

Когда свету приходится преодолевать более глубокий слой воды, для  обеспечения адекватного ФАР (другими словами, фотосинтетической пригодной к использованию радиации или ФИР), необходимо сместить «красный пик» чуть левее (ниже) по спектральной шкале. В глубоких аквариумах для этого могут потребоваться лампы 9000 и 20000 °K.

Стоит отметить, что большинство зеленых водорослей нуждаются в пике более актиничного спектра, чем высшие растения. Отсюда, популярность актиничных ламп в рифовом аквариуме, которые, тем не менее, должны обладать длиной волны 465-485 нм (высокий светодиодный блеск), не ниже 420 нм (многие актиничные лампы) и не иметь широкий диапазон 400-520 нм (последнее поколение LED обладает точным спектральным составом — 465-485 нм). По этой причине для зооксантелл кораллов и моллюсков рекомендуется использовать лампы 50000 °K, тогда как в пресноводном аквариуме необходимо избегать экстраактиничного света, который приведет к бурному развитию зеленых водорослей.

В последнем случае необходимо подчеркнуть, что пресноводные водоросли очень любят синее УФA излучение. Не рекомендуется использовать также лампы дневного света высокой цветовой температуры (например, 14,000 °K), которые ближе ко дну глубоких аквариумов будут продуцировать много синего света.

Недавние исследования показали, что слишком низкое УФA излучение (ниже 420 нм) и, особенно, УФB (UVB, Ультрафиолет B) способно обесцветить кораллы. Поэтому применять подобные лампы не следует.

Измерение фотосинтетически активной радиации
Хотя шкала Кельвина (также как люксы) является одним из косвенных критериев оценки ФАР, только ФАР метр (квантовый фотометр) может дать более детальную информацию.

В настоящее время принято измерять фотосинтетически активную радиацию в «мкмоль*м2*сек» (иногда упрощают до мкмоль или ммоль). В частности, 50 ммоль достаточно для большинства растений или теневыносливых кораллов, Nemezophylli, тогда как для Acropora потребуется 300 ммоль.

Некоторые организмы, например, сине-зеленые водоросли, пурпурные бактерии и Heliobacteria, могут поглощать свет в области ниже инфракрасного спектра. Они используют излучение, которое выходит за предел оптимального ФАР диапазона, пригодного для развития большинства высших растений. Например, цианобактерии преуспевают в условиях более желтого излучения (4000 °K и ниже).

Красные цианобактерии используют ФАР пики 435 и 675 нм, поглощая более среднюю часть желтого и зеленого спектра, которые часто продуцируются люминесцентными и лампами накаливания.

Раздел: Освещение
Метки: , ,
Похожие статьи:

Люминесцентные лампы для аквариума

Освещение аквариума

Цветовая температура ламп для аквариума

Фотосинтетическая пригодная к использованию радиация

Реакция постоянных читателей:

Заметил ошибку, тык*:

 Orphus

Комментарии Вконтакте:

2 comments on “Фотосинтетически активная радиация

    • 0

      0

      Синий не пойдет. Два максимума поглощения растениями 400-550 нм и 620-740 нм. Цветовая температура — 6400К

Добавить комментарий

Войти с помощью: 

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *