PAR в морском аквариуме.
Очень просто на этот вопрос ответить можно. PAR это количество активного излучения в свете — для процесса фотосинтеза. Иначе, сколько энергии от данного света уйдет на фотосинтез. Если я более чем ответил на Ваш вопрос о PAR — можно дальше не читать. Ну а я в свою очередь, постараюсь объяснить, это явление, единицу измерения, процесс более подробно.
На сегодня, очень популярно стало понятие PAR в морском аквариуме. Во всем мире идут жаркие обсуждения значение PAR для кораллов.

Еще два года назад об этом мало кто говорил, если и говорил - преимущественно на соседнем континенте. Лично я отношусь к этой методике измерения в морском аквариуме ровно 50/50. То есть, когда меня спрашивают — а можно ли измерив количество PAR у себя в аквариуме — сделать тот или иной вывод о светодиодном свете. Достаточно его, много или мало? Ответ был и два года назад и сейчас — и да и нет. Почему так, спросите Вы? Вот сегодня я решил написать об этом подробно. Забегая вперед, сразу объясню один момент.

У кого LED свет «настрой сам» - тому методика пар измерения не подходит, почему — поймете прочитав все до конца.

У кого светодиодный свет брендовых Т.М. или особо приближены к ним(то есть, есть от производителя рабочие настройки-пресеты суточных графиков и спектра) — тому эта статья будет более полезна.

Если пару лет назад — у производителей LED света стояли главные вопрос на мировом уровне о спектре света для морского аквариума, о его мощности и так далее. То, на сегодня — все ± со спектром понятно. То есть, на многолетнем опыте — каждый производитель сделал для себя выводы и соответствующие ремарки в этом вопросе. В вопросе спектра LED света для МА. На сегодня — главная задача для производителей — сделать светильник таким, что бы он был и полноспектральным. И работал по так называемому ступенчатому графику в течении светового дня. Но все это не нужно было настраивать. То есть, вообще ничего не настраивать.

Проще говоря, на всемирной выставке InterZoo не 2018-м, не 2019году не один производитель не представил новый светодиодный светильник с лозунгом типа «включил в розетку и все!». Все ТОП-овые производители LED света для МА именно над этим работают. Есть спектр отточенный практикой, есть какие то наработанные графики и все это уместить и окультурить на уровне светильника. А именно в его контроллере — что бы он все делал сам. Проще сказать на сегодня — светильник без настроек(вот Вам свет, а настроить его как- мы не знаем или почитайте в интернете) — это кусок железяки. Какой бы он не был хорош и красив.

Итак вернемся к нашей теме.

Я постараюсь изъяснятся как можно проще, с минимум углублений в тех. значения. Или же все таки с разжевыванием технической информации.

Для того, что бы это объяснить подробно — нужно все же немного углубиться в общие понятия о свете.

Что такое свет? Это количество энергии. Относительным значением этого понятия, принято считать солнечный свет. Потому как, это источник света неизменен. Не мощностью, не своим спектром. Сразу опишем основные термины и методики — которые применяются для оценки, измерения и анализа света. И сразу разберемся - почему они не применимы для света в морском аквариуме.

Люмен — Единица измерения количества испускаемого «света» тем или иным источником. Принята только для видимой части спектра, то есть для белого света.

Люкс - Единица измерения освещенности чего либо. К примеру - это количество света в тех же Люменах — на какую то площадь. То есть, сколько света упадет на ту или иную площадь поверхности. Это и есть Фотометрия.

Казалось бы все просто. Умеем мерять силу света и умеем считать на сколько сильно или не сильно будет освещена поверхность. Да, все просто. Но есть одно НО. Спектр.

Спектр света — это раскладка спектра света по его составляющим. По графику кратно нанометрам. Ниже спектр солнечного света

Мы видим солнечный свет как белый. Сказать что он какой то синий или красный — нельзя. Можно лишь сказать что он теплее или холоднее. Это вывели в всемирную систему по теплоте света — таблицу температуры света по Кельвину.

Где же это НО, все таки. Да?

Дело в том, что — так (как я пока расписал, выше) можно измерять, считать свет. А именно видимую часть его спектра. Да, есть еще не видимая…

Мы оставили на графике только видимую часть спектра солнца. Только белую часть. Остальное закрашено черным.

Видимая часть спектра состоит из синего+зеленый+красный. Из трех основных цветов в равной пропорции. Сдвигая пропорции — мы изменим лишь температуру белого-видимого света. К примеру — больше красного — свет теплее. Больше голубого — свет холоднее.

Но. Уже наверное каждому известно — что LED свет для МА должен состоять из полного спектра. Даже, большая его часть приходиться на синюю и фиолетовую область спектра. А этот участок (от 460нм и ниже) ну никак Люменами и Люксами не измерить и не посчитать. Излучение в этих(коротковолновых и инфракрсной) областях спектра - пряно считать в радиометрической мощности mW.

Как же измеряют остальную часть спектра, не видимую.

Радиометрическая мощность света - Метрологическая оценка оптического излучения с использованием радиометрических величин: потока излучения, силы излучения, энергетической яркости и энергетической освещенности. Основной функцией радиометрии является исследование интенсивности облучения, независимо от длины волны. Это главное отличие между радиометрией и измерительными величинами, используемыми в фотометрии.

Теперь простыми словами. Радиометрическая мощность — это количество общей энергии в испускаемом свете, видимой и не видимой участков спектра.
Светодиодный свет для морского аквариума начинается с набора спектрообразующих диодов. То есть, к видимому белому свету добавляют все необходимые части спектра для освещения кораллов. А именно синий, глубокий синий, фиолетовый, глубокий красный и так далее. Как известно — воссоздание солнечного спектра к освещению морского аквариума — на практике совсем не успешно. Что в теории звучит правильно. Рифы то в океанах солнцем же освещаются… Но у нас не океан а замкнутый сосуд. И находимся мы в умеренном климате, а не в тропиках.

Из практики еще лампового освещения для МА, спектр его выглядел примерно так
Именно такую картинку спектра стараются восполнить производители света для МА. Запомните это как *, а пока вернемся к нашим измерениям.
Выяснили что, можно измерить и посчитать количество энергии всего спектра света. Технология не простая, не дешевая но можно.
Вопрос — зачем вообще это нужно, что либо измерять в свете?
Попытаемся рассмотреть хронологию. На самом то деле, корни к таким заморочкам лежат именно к тем самодельным LED светильникам — где все нужно было настраивать с 0-ля. То есть, настраивать спектр а с ним и общую интенсивность. Да, именно интенсивность света — согласно установленного спектра. Зачем?
Наверное львиной долей причины было простое любопытство. Ведь разные виды кораллов — требуют разного количества освещенности. Это давно доказано, да и в океане обусловлено. Ведь те же SPS произрастают на более мелких глубинах. Где освещенность очень большая. В то время как LPS на более большей глубине(до 30метров) где света в разы меньше попадает. За счет глубины самой воды.
В теории правильно. Со спектром разобрались — научится бы мереть освещенность в аквариуме, нашего света с полным спектром. Ведь приборы и методики фотометрии с Люменанми и Люксами не подойдут, как выяснили выше. А радиометрические замеры очень громоздки и совместить их с аквариумом практически не реально и очень дорого.

Подсказка пришла от агрономов. Как в дальнейшем многие принципы, аквариумисты пытаются перенять и внедрить в МА.
Давно институтами аграрной промышленности и селекции было выведена методика, более простого замера силы освещенности с полным спектром. Ученые начали с элементарного — начали считать фотоны света за единицу времени/на площади. И вывели понятие Энергетическая ценность. Энергетическая ценность света для растения определяется величиной PPF (Photosynthetic Photon Flux) в микромолях в секунду в диапазоне 400…700 нм. А в 1972 году определили величину так называемого PAR излучения. Или простыми словами Фотосинтетически активная радиация.

То есть, фотоны определенных участков спектра влияют по разному на процесс фотосинтеза. А именно, более полезным для фотосинтеза оказались участки спектра синей и красной областей спектра. Определения самого понятия PAR расписано как угодно и где угодно, на просторах Интернета. Но, все на примере и практике аграрной промышленности. А главное, есть прибор практически бытового класса. Впервые был выпущен компаний Appege (USA) квантометр. В народе получивший название PAR метр. А вскоре компания выпустила датчик для измерения в водной среде, для каких то там океанических исследований. И именно эту технологию переняли аквариумисты в свои МА.

История имеет большие корни из Америки. То есть, люди начали тыкать датчик квантометра в аквариум и измерять единицу света в PAR на той или иной глубине. И размещать те или иные кораллы по видам — соответственно. Регулировать мощность светильника, тем самым добиваться желаемой цифры на нужной глубине. Производитель в свою же очередь (А именно EcoTechMarine) — тоже взял на вооружение эту методику. Проще говоря — народ требует именно PAR показателей — получите. Вскоре каждый уважающий себя производитель LED света для МА прислушивается к требованием пользователей его продукта. Делают экспозамеры, фотометрию по PAR своих светильников. Проще говоря — пользователь может посмотреть - сколько PAR выдает светильник на том или ином пресете — на примерную площадь-на определенной глубине воды.

Как бы все правильно. Но почему же лично мое мнение в начале звучало «и да и нет». На счет «да» - правильности метода я частично объяснил. То есть, для обладателей нормальных светильников — где производителем этот параметр указывается — относительно нормальная практика.

Так почему же 50% нет?
В США львиная доля аквариумистов юзает свет производителя EcoTechMarine. То есть, светильники у любопытных моряков одинаковы, а значит и практические опыты-результаты у форумных масс той аудитории — тоже сходятся.
В наших странах (так сказать), аквариумисты-пользователи "разного" LED света. Очень много светильников от — совсем без возможности каких то регулировок(вилка в розетку) и пара типов диодов(синенькие и беленькие). До светильников «настрой сам». Как же в этих случаях можно рассматривать PAR освещенность? Если у Вас нет уверенности в правильном спектре(запомнили звездочку выше), правильности Ваших же настроек(опять звездочка) и так далее. А ведь не маловажный факт - PAR может быть одинаков при разном спектре. В корне разном. Опять, звездочка выше. К примеру - на одной точке при дневном спектре мы увидим 300 единиц. Тут же, изменив спектр на только синий и немного красного - мы можем получить такую же цифру. Но во втором случае кораллы наши будут гибнуть. Что проверенно не одним аквариумистом. И даже не от любопытства ради - покрутить настройки. А от банального не имения правильных настроек своего светильника.
То есть. Спектр не линейно влияет на показатель PAR.

Как измерить PAR освещенность в аквариуме?
Для этого подойдет квантометр или в народе называется PAR метр. ФАР-метры с датчиками подходящими для водной-агрессивной среды производит всего пара компаний в мире. Это Apogee и Li-Cor. Да, есть еще не мало Китайских фото-радиометров, квантометров. Но такие для адекватных измерений освещенности PAR в морском аквариуме - не подойдут. Не подойдут и близко, Люксометры. И народные формулы типа 1000Люкс=примерно 6-7микроМоль/сек1/метр2.
Не дадут Вам никакого адекватного понимания и самодельные приблуды из солнечных батареек и вольтметров.
Что делать, есть 2 варианта:
1. Купить тот же Apogee MP серии ФАР метр. Но по сути он Вам понадобиться ну 2-3 раза. А стоит он не мало (порядка 500 Euro).
2. Аренда в Украине. С недавнего времени доступен вариант - взять Apogee PAR метр в аренду. Суток Вам будет достаточно.
Небольшая памятка. О бытовом измерении PAR освещенности аквариума.
  1. Смотрите внимательно геометрию или радиофотометрию(картинки) излучения света по PAR для Вашего светильника. Это указывает производитель. Как правило это верхняя проекция. Зачем? Что бы понимать примерно - на сколько в сторону от светильника падает или меняется значение PAR. Иначе для Вас это будет не понятный набор цифр.
  2. Важная особенность. Количество PAR единиц и чистота воды(да-да, именно прозрачность) играет очень большую роль. Порой может достигнуть 50% разницы результатов. К примеру - утром PAR чуть больше, чем к вечеру(особенно после кормления). Положите уголь и на следующий день измерения дадут еще больше цифру...
  3. Не занимайтесь замером PAR и регулировкой света если: у Вас живность находиться в стрессе; нет точек роста; карантинный период для чего либо; на свежезапущеных аквариумах. Дождитесь понимание процессов!
  4. Если Вы не уверенны в спектре светильника - не думайте о замере PAR. Это введет Вас в еще большее замешательство относительно Ваших же настроек. Отложите это на потом, когда будет понимание процессе и будет выполнен пункт 3! Либо забудьте вовсе...
  5. Всегда старайтесь располагать датчик строго вертикально, рядом с точками роста коралла(не над ветками, не под ними).
  6. Тени. Не забывайте про тени. В затененных зонах PAR падает в несколько раз, когда на глаз - эта тень едва заметна. К примеру - на кусте Сериатопоры 300 единиц. Под кустом 50. А на глаз светло и там и там. Это связанно с видимой и не видимой частями спектра, об этом говорилось выше.
  7. И главное. Не стоит надеяться что Вы настроите освещенность по PAR метру. И с кораллами все у Вас станет супер. Для роста и хорошей окраски коралла свет играет один из ключевых факторов. нужно уделить большее внимание факторам: параметры воды; питательные вещества-Амино кислоты. Не пренебрегая всеми факторами - желаемый результат будет достигнут!
  8. Ниже памятка по кораллам. Общепринятое мировое значение. Сугубо опытное и народное - усредненное значение.
Еще раз для понимания. Если коралл находиться в угнетенном состоянии(на паузе роста) - большая освещенность будет его еще больше угнетать.
  • Мелкополипные-твердые кораллы(SPS) 300-500мах единиц.
Акропоры - Миллипоры, Сериатопоры, Монтипоры, Стилофоры, Гиднофоры и прочие.
  • Крупнополипные-твердые, полутвердые кораллы(LPS) 100-240 единиц.
Эуфилии, Каталофилии, Акантастрейи, Монтастрйи, Фавии, Фавитесы, Куаластрейи, Скалимии, Трахифилии, Чалисы и прочие.
  • Мягкие кораллы(все, кроме Зоонтарий и Анемонов) 50-300
  • Зоонтарии - отдельная тема. Для зонтиков этот разброс очень большой. Некоторым достаточно 50-100 единиц, а некоторым 300 маловато. тут нет однозначной величины...
  • Анемоны - 200+. Почему +? Анемоны - это животные, способны передвигаться по аквариуму самостоятельно. И подстраиваться под условия(свет, течение). Из практики - те же Ентакмейи Квадриколлор подползают именно на 300 единиц PAR(не выше, не ниже). Магниффики склонны ровно к 250 единицам. Или ковровые Актинии типа Криспа, Маллу особенно Деренсис - требуют так же 200-250 PAR. Но при этом любят сидеть на дне... При не достаточной освещенности - они либо всегда ползают, либо медленно деградируют(хоть и едят хорошо). Актинии интересные существа, угадать для них условия сложно. А поведение их не предсказуемо. Сказать можно одно - не советую держать Анемонов и твердые кораллы в одном аквариуме. Часто бывает так, что Квадриколлор сидевший год в одном месье, за ночь проделает путь по всему аквариуму. И обожжет "все" на своем пути.
Для наших светильников Radium PRO мы делаем фото-радиометрию по экспозамеру величины PAR. В лабораторных условиях. В итоге это отображено в 3D. И в верхней проекции Для боковой проекции - корректируем значение путем замера PAR уже в аквариуме.
Так же, точный замер спектра и величины PPDF в лабораторных условиях.
В светильниках Radium PRO контроллер адаптирован на работу по пресетам. Список которых синхронизируется с нашего сервера. В названии каждого пресета указана пиковая цифра PAR освещенности после вхождения света в воду.
Reef Norm 1200par
Reef LPS 880par
Reef SPS 1600par

Автор: Дмитрий Михайлов
Фотография: Radium
Благодарность: Команде Moryak.ua за предоставления возможностей практического исследования над живностью.
Made on
Tilda