Maximalt användbart ljus

[PatriksS]

Tänkte kolla med alla gamla rävar vad gäller ljuskrav för koraller om man är ute efter tillväxt. Frågan är alltså vad det är för PUR-värde (photosynthetic useful radiation) som krävs för optimal tillväxt hos:

a) fotosyntiserande mjukkoraller?

fotosyntiserade stenkoraller?

Vad gäller makroalger har jag luskat fram att dessa synes trivas i ca 60 - 150 PPFD (uE/s/m^2). Detta är enligt uppgift här. Jag beräknade PUR-värde på ett djup av 28 cm för mitt 37 liters nanokar och hamnade på strax över 80 uE/s/m^2. Detta är alltså ungefär vad som skall kunna nå sandbottnet i mitt kar.

Det finns också lite andra, grova, riktlinjer om att kunna använda sig av Kelvin-tal när man eftersöker lampor med mest "bang for the buck", men dessa riktlinjer är kanske förlegade om man istället går på PUR-värden? :

Av Doug Wojtczak:

The 6500 Kevin bulbs have given me the greatest coral growth in SPS, LPS placed lower in the tank and even soft corals. The color of the 6500-Kelvin bulbs when supplemented with actinic VHO tubes produces a crisp white appearance. For those seeking the greatest growth rates from SPS corals, I would recommend this color bulb.

The 10000-Kelvin bulbs also achieve good growth rates, albeit slower than the 6500-Kelvin bulbs. Their appearance is white with a slight blue tint when used with actinic supplementation. Bulbs of this color have produced excellent growth with soft corals and LPS in my own tanks along with slower paced SPS growth. I would recommend this bulb for a mixed reef environment.

The 20000-Kelvin bulb is very blue and brings out all of the fluorescent pigments in many corals. While they are visually appealing, the growth rate of my SPS corals came to a complete standstill while using them. I feel that these bulbs are well suited for a tank that simulates a deeper reef environment with LPS and soft corals but from my own experience, I do not feel that they are the best choice for high light SPS and clams.

http://reefkeeping.com/issues/2002-08/dw/index.php#

och även det här, av Anthony Calfo:

Lamps with a higher PAR rating and color closest to daylight (basically the 6500 K bulbs) tend to support the fastest growth among commonly kept species in the trade.

Deeper water zooxanthellate cnidarians with pigments that fluoresce attractively (i.e., corallimorphs, Fungiids and other so-called LPS species) seem to keep very well under bluer lamps (20,000 K bulbs).

And the ever popular (with good reason) 10,000 K lamps seem to offer a nice balance between growth and aesthetic color for most popular species.

http://reefkeeping.com/issues/2004-08/ac/feature/index.php

Dessa två källor menar lite grovt att lampor med 6 500 K är bäst för tillväxt, men tittar man istället närmare på varje enskild lampa på Daniels blogg och räknar ut PUR-värdet på ett visst djup med hans kalkylator, så kan skillnaderna bli väldigt stora, oavsett färgtemperaturen på lampan. En mycket kall lampa kan alltså ge mycket bättre PUR än en daylight dito. Kolla gärna själva och laborera med olika variabler i kalkylatorn.

Bortse gärna helt från den estetiska sidan, alltså vilken färg ni själva gillar.

[defdac]

I min kommande ljuskalkylator kommer ni kunna ladda upp/välja valfritt fotosyntesactionspectra som är en spektralfördelning som visar vilka frekvenser som en organism fotosyntetiserar mest, dvs utvecklar mest syre, dvs binder kol snabbast, dvs växer snabbast.

Mina PUR-värden är beräknade för en generell grön växt och dess actionspektra ser ungefär ut såhär:

Lägg märke till att actionspektrat är betydligt mer utsmetat och kontinuerligt än om man bara gått på klorofyllets ljuskänslighet - det beror ju naturligtvis på att accessoriska pigment kan skyffla energin till klorofyllet.

På liknande sätt kan man få fram actionspektra för Zooxanthellae:

Dvs inte speciellt olikt det actionspektrum jag använt för att beräkna mina PUR-effektiviteter.

Där kan ni även se anledningen till att ett "dagsljusrör" skulle kunna vara betydligt bättre än bara en massa actinics - korallen är mycket känslig för rött ljus, som är obefintlig i actinics.

Det bästa vore alltså att ha en ljuskälla som har mycket blått och rött med minimal filtrering, dvs maximal effektivitet i att omvandla watt till fotoner som emitteras inom actionspektrat - dvs PUR-effektivitet som jag samlat i en lista:

http://www.defblog.se/permalink/1402.html

Dagsljusrör med fint kontinuerligt spektra innehåller ofta alldeles för mycket fosfor och är hårt filtrerade (tex Osram Biolux) vilket ger dom sämre utbyte mellan watt och emitterat ljus. Rör med få fosfor är därför ofta mycket mer effektiva och skjuter mycket hårdare - visserligen inom begränsande spikformade områden - men där organismen ändå kan ta tillvara på spikarna maximalt.

Jag skulle inte bli förvånad om man ser att även koraller växer maximalt med de ljuskällor som enligt min lista har maximal PUR-effektivtet (förutsatt exakt samma watt men val av ljuskälla med högst PUR-effektivtet).

[tropfrog]

Ahh, vad kul att du gett dig in i ljusdiskussionen, Patrik.

När jag startar mitt korallkar så småningom kommer det under de två första åren att fokuseras på enbart tillväxt. Jag har sedan innan varit övertygad om att ljusrör med högt pur kommer att vinna där. Men jag vet att Stig ofta pratar om par när han diskuterar ljus, varför får han nog förklara själv.

På jobb lackade en kund ur när jag påstod att han hade fått det fel för sig när han trodde att actinic var nödvändigt för koraller och att de mådde bättre av det. Är det någon som vet vart ett sådant missförstånd kommit från?

Och sen......Svaret på frågan:

http://www.advancedaquarist.com/2007/3/aafeature1

MVH

Magnus

[defdac]

En såndär lista borde Tropica producera. Fantastisk helt klart.

Anledning att Stig pratar PAR är sannolikt för att alla artiklar som nämner fotosyntes som bäst kan mäta PAR, tex i artikeln du just visade Magnus.

[stigigemla]

Exakt. + att jag har en mätare.

Jag kollräknade mitt fraggkar med kalkylatorn från Defdac och det stämmer ganska så bra med mitt fraggkar med 100% reflektorverkningsgrad. (Måsvinge)

[PatriksS]

Otroligt värdefulla inlägg, stort tack skall ni ha, Daniel och Magnus!! Jag höll på att författa lite mer i ämnet, men det får kanske bli imorgon, råkat ut för en jäklig arbetstopp idag.

[defdac]

För mig personligen var det väldigt roligt att få höra att teorin verkar stämma ungefär med en riktig PAR-mätare. Tack Stigigemla!

Kalkylatorn jag håller på med ska ha med PUR, PAR och lux som slutresultat vilket borde göra att fler kan göra kontrollmätningar.

[PatriksS]

Innan jag riktigt hade allting klart för mig det här med ljus fick jag reda ut lite begreppsförvirring som härskade i mitt huvud. Lägger ut en liten ordlista som jag skapat för mig själv, korrigera gärna om något inte stämmer.

Jag kunde inte lägga in texten som inlägg (någon moderator som kan hjälpa?), varför jag bifogar det som en wordfil.

Ljus artikel kompat.doc

[chrilleus]

Jag kunde inte lägga in texten som inlägg

En liten ordlista:

Photosynthesis (fotosyntes) kan enkelt beskrivas vara en process av tillverkning organiska substanser från oorganiska sådana med hjälp av ljus, kol och vatten. Mer info:

http://users.rcn.com/jkimball.ma.ultranet/BiologyPages/L/LightReactions.html

Light spectra, ljusspektrum i det för oss intressanta sammanhang brukar kallas det ljus som kan ses med blotta ögat (nåväl) och som ligger mellan 400 till 700 nanometer (nm). Ljusspektrat kan vi bäst se om vi riktar en ljusstråle mot en prism, som tydligt bryter ner ljuset i regnbågsfärger. Vid 400 nm är färgen blå och vid 700 nm är den röd, med gul och grön mittemellan dessa. Mer info:

http://en.wikipedia.org/wiki/Visible_light

http://www.science.uwaterloo.ca/~cchieh/cact/c120/spectrum.html

Light compensation point (Ljuskompensationspunkten) är den (minsta) mängd ljus som krävs för en fotosyntesberoende organism att överleva. Det är exakt så lite/mycket ljus att organismen (växten, korallen) kan tillverka tillräckligt med näringsämnen för att endast täcka sitt behov av andning, varken mer eller mindre. Det finns inget överskott att lägga på tillväxt under sådana förhållanden.

Light saturation point (Ljusmättnadspunkten) är nådd när mera ljus inte leder till en ökning av fotosyntes. Vid denna punkt fotosyntiserar organismen så snabbt som övriga livsbetingelserna – förutom ljus – tillåter (temperatur, tillgång till kol och vatten).

Photoinhibition, kort PI, betecknas när det är så mycket ljus att det är skadligt för den fotosyntiserande organismen, dvs. när skadorna blir så stora att de överskrider de samtidiga reparationerna. (mera info se under:

http://www.google.se/search?hl=sv&q=photoinhibition)

Photons (fotoner) är helt enkelt en ljuspartikel, dvs. det som en ljuskälla skickar ut och det vi i dagligt tal kallar för ljus. Brukar också kallas för ”light quanta”. Varje foton har en viss energi, som är beroende av vilken våg i ljusspektra den kommer från. Fotoner som är under 400 nm brukar anses ha alldeles för hög energi och vara skadliga, medan de fotoner som är över 700 nm är oftast alldeles för svaga för att tas emot av en fotosyntiserande organism. Exempelvis har en foton från 400 nm energi som är 1,75 starkare än en foton från 700 nm område (700/400 = 1,75).

PAR, Photosynthetically Active Radiation, är den energimängd (power) från ljus i området 400 till 700 nm (nanometers) och som anses vara generellt tillgänglig för den genomsnittliga fotosynteslevande organismen. Det anses att ungefär 45 % av exempelvis solljuset är PAR. Mäts i W m-2

Intressant länk i sammanhanget:

http://www.sylvania.com/content/display.scfx?id=003680197

PPF, Photosyntetic Photon Flux visar hur många fotoner totalt mellan 400 – 700 nm som avges av en ljuskälla per sekund. Mäts i µmol s-1.

PPFD, Photosynthetic Photon Flux Density, visar hur många fotoner (number) mellan 400 – 700 nm som verkligen tas in fotosyntesprocessen. Detta bestämmer hastigheten på fotosyntesen ur ljusperspektivet. Denna mätenhet är alltså helt baserad på fotosyntesresponsen och är, enligt i vart fall Philips, den enda användbara enhet som skall användas när man uttrycker fotosyntesresponsen. Mätenhet: numera µmol photons/m2/s eller med ett äldre mått µE/m²/sec. En annan benämning på PPFD är PUR.

PUR, Photosynthetically Useable Radiant energy – se PPFD.

----------------------------

PAR vs. PPFD Det kan kanske vara lite svårt att begripa skillnaden mellan dessa två enheter, det har i alla fall varit för mig. Följande utdrag belyser skillnaden mycket väl (min markering):

“The Photosynthetically Active Radiation (PAR) measure of radiant power is important in evaluating the effect of light on plant growth. In 1972 it was shown by K. McCree (Agric. Meteorol., 10:443, 1972) that the photosynthetic response correlates better with the number of photons than with energy. This is expected because photosynthesis is a photochemical conversion where each molecule is activated by the absorption of one photon in the primary photochemical process.”

http://www.sylvania.com/content/display.scfx?id=003680197

Mer info:

http://www.lighting.philips.com/in_en/busowner_facmanpublic/applications/horticultural/light/lightandplants.php?main=gb_en&parent=1_7_2&id=in_en_horticultural〈=en

-----------------------------

Övrigt

Omvandlingstabell, lux/m2 till micromoles/s-1/m-2:

http://www.sylvania.com/content/display.scfx?id=003680197

Lite spektralkurvor över vissa av Sylvanias lampor:

http://www.nurturelite.com/Spectral_Distrib_Silvania_Fluoro_%20faq0041-0800.pdf

http://www.nurturelite.com/purple.htm

En artikel om fotosyntes för den extremt matematiskt-tekniskt lagde: http://www.obs-vlfr.fr/~claustre/fichiers%20PDF/Morel_DSR_78.pdf

[PatriksS]

Oj, tack Chrille, du ser, din magic touch gjorde susen!

[PatriksS]

Det här vore väldigt intressant att läsa om man hade tillgång till hela artikeln:

Simulating light-saturation curves for photosynthesis and calcification by reef-building corals.

Bathymetric adaptations of reef-building corals at Davies Reef, Great Barrier Reef, Australia. 2. Light saturation curves for photosynthesis and respiration.

[PatriksS]

En intressant sak att tänka på i sammanhanget är att det kan vara svårt att diagnostisera ljusbrist hos koraller. Koraller kan nämligen leva på sina samlade reserver ett ganska långt tag, innan reserverna förbrukas och korallen kan dö av ljusbrist. Detta kan ta allt från en månad till nästan fyra månader, och efter en sådan tid så kan man ju bli väldigt förvånad och förvirrad varför en korall, som kan ha levt ett tag, plötsligt går ner sig helt.

Här är en studie som åskådliggör detta. Försöksobjekten är bl.a. korallen Pocillopora damicornis och Montipora verrucosa.

[PatriksS]

Intressant att veta, när vi ändå kollar på ljuset, är att ljuset inte synes direkt påverka (förbättra) kalcifieringen hos korallerna. Tänk på det ett tag: ljuset ökar inte direkt kalcifieringen...

Det som ljuset istället gör är att det ökar syreproduktionen, som i sin tur stimulerar ämnesomsättningen i korallen, och som i slutändan leder till ökad kalcifiering. Forskarna såg t ex att kalcifieringen var avsevärt högre i syresatta kärl utan ljus än i icke-syresatta kärl utan ljus.

Här är studien. Om någon undrar vad ordet hermatypic betyder i studien (jag undrade i a f) så betyder ordet helt enkelt "revbildande korall med zooxanthellae".

[ramq]

Mycket intressant tråd som jag följer med spänning.

[PatriksS]

Hehe, tack Björn, jag har tacksamt emottaggit ett par stycken fullständiga artiklar via forumets artikelnfén (Raketforskaren) som verkar vara högst intressanta, och som jag hoppas återkomma i å det snaraste (bland annat).

[fiend]

Finner också tråden intressant, även om jag bara förstår en bråkdel och inte hunnit läsa igenom allt

Ska sätta mig in i det när jag får tid. Håll tråden vid liv och uppdatera med mycket teorier och information tack!

[stigigemla]

Kan du PM:a över artiklarna till mig också vore jag tacksam.

[MattiasN]

del tre i water is more important for corals tar upp en del kring det här med flöde kontra ljus, vet inte om det kan ge något i detta sammanhanget men här är en länk

http://www.advancedaquarist.com/2006/9/aafeature2/view?searchterm=water%20flow

[PatriksS]

Japp, intressant länk, Mattias, har läst det tidigare, får undersöka flödet något senare.

Jag tänkte läsa på lite mer om ljus, men under tiden postar jag för er med rätta tekniska kunskaper och tillgång till lite speciella grejer dessa artiklar:

1. An inexpensive photosynthetic irradiance sensor for ecological field studies

2. Photosynthesis Light Sensor and Meter

3. Construction and Performance of a Sensitive Light Meter for Underwater Use

Vad säger ni DIY-are om att slänga ihop en sådan manick? Kan bli en utmaning...

(artiklarna i sin helhet kan nog vid behov rekvieras via Raketforskaren om man ber lite snällt)

[stigigemla]

Du har ju redan min artikel om hur man bygger en ljusmätare för under 200 kronor.

https://www.saltvattensguiden.se//index.php?option=com_content&task=view&id=182&Itemid=39

Fungerar bra men det vore bra med vidare upptagningsvinkel på sensorn.

De första två artiklarna kan nog vara intressanta men den tredje har en sensor på tio kilo...

[PatriksS]

Å jävlar (ursäkta min franska) såg inte din artikel, har dålig koll på artikelsamligen på SG, men din lösning var ju väldigt finurlig!! Fast jag har absolut noll kunskaper i elsaker, så jag köper hellre en sådan hade den funnits till salu..

[tropfrog]

Jag minns att du någon gång har sagt att du BARA drar frukterna av andra forskares hårda arbete. Visst har jag plöjt en del artiklar, men du vinner. Numera så finns ju allt du läst i kortfattade samanfattningar, så jag lutar mig tillbaka och drar frukterna av ditt arbete. Tack! Man har ju inte obegränsat med fritid längre.

MVH

Magnus

[Jaken]

1. An inexpensive photosynthetic irradiance sensor for ecological field studies

2. Photosynthesis Light Sensor and Meter

3. Construction and Performance of a Sensitive Light Meter for Underwater Use

Inte för att negga men du inser att artiklarna du hänvisar till har runt 30 år på nacken?

[PatriksS]

Magnus, jag tror att du har något för höga tankar om mig, men tack för vänliga ord, det värmer skall du veta!

Hur som helst, jag hunnit bara läsa en del då det för mig är väldigt komplicerat skrivet i artiklarna, men jag får inte ihop en grej i mättnadstabellen som finns på http://www.advancedaquarist.com/2007/3/aafeature1#h5 .

Enligt Advancedaquaristen anges ljusmättnadspunkten för Acropora formosa till 340 mE/m2/s, medan om man kollar i den referensen som de själva anger bredvid, så bör ljusmättnadspunkten vara:

Ik = 54,6 mE/m2/s, och Ik verkar vara 50 % av mättnaden, så mättnadspunkten för A. formosa borde rätteligen vara 54,6 x 2 = ca 110 mE/m2/s. Eller? Det verkar i vart fall stämma mot kurvan i diagramet i studien "Simulating Light-Saturation Curves for Photosynthesisand Calcification by Reef-Building Corals". Nåväl, kanske inte riktigt 110 enligt kurvan, snarare runt 130 - 140, men ändå, långt ifrån 340 ju! Enligt Adv.aquaristen ligger kompensationspunkten vid 170, vilket är långt ifrån sant enligt kurvan i referensen. Jaja, det är säkert jag som fått det hela om bakfoten.

Det finns dock mättnadspunkten för korallerna Municina areolata och Acropora cervicornis i referensstudien, något som saknas i tabellen i Adv.aquaristen.

Municina areolata verkar ha ca 700 mE/m2/s som mättnadspunkt, och A. cervicornis runt 470 mE/m2/s.

[PatriksS]

Inte för att negga men du inser att artiklarna du hänvisar till har runt 30 år på nacken?

Jag har läst bara abstrakten i de där, inte intresserad av tekniken alls.

För övrigt kan nämnas att vissa av färska artiklar hänvisar fortfarande till metoder som utvecklats på 50-talet. Gammalt är inte alltid lika med föråldrat.

Har du färskare så är det bara att posta.