Beleuchtung des Aquariums Teil 7: Photosynthetisch nutzbare Strahlung
By Dana Riddle
Photosynthetisch nutzbare Strahlung (PUR) ist ein Teil des Spektrums, der die Photosynthese fördert. Im Allgemeinen wird davon ausgegangen, dass es sich um eine Teilmenge der photosynthetisch aktiven Strahlung (PAR, definiert als Licht zwischen 400 und 700 nm) handelt. Dies ist jedoch nur teilweise richtig, da einige Ultraviolett-A-Wellenlängen und in einigen Fällen auch Infrarotstrahlung nützlich sind Förderung der Photosynthese.
In der Grundschule wird uns beigebracht, dass blaue und rote Wellenlängen für den Photosyntheseprozess am nützlichsten sind. Obwohl dies zutrifft, neigen wir dazu, die Bedeutung anderer Wellenlängen zu vernachlässigen. Symbiodinium-Arten (Zooxanthellen) enthalten ein akzessorisches Pigment namens Peridinin. Peridinin absorbiert Licht bis etwa 550 Nanometer und erweitert so die nutzbaren Wellenlängen bis weit in den grünen Teil des Spektrums.
Abbildung 1 zeigt ein Wirkungsspektrum einer Symbiodinium-Art (wahrscheinlich der pandemischen Generalistengruppe C1 oder C3), die aus einer Favia-Steinkoralle isoliert wurde. Ein Aktionsspektrum ist eine physiologische Reaktion (normalerweise die Sauerstoffproduktion), aufgetragen gegen die Wellenlänge des Lichts.
Abbildung 1.
Dieses Aktionsspektrum zeigt, dass blaues und rotes Licht für die Photosynthese in einer aus einer Steinkoralle isolierten Zooxanthelle wichtig ist. Es zeigt auch die Absorption von grünem Licht durch das Hilfspigment Peridinin.
In einem anderen Fall – dem der Rotalge Myriogramme – sehen wir, dass sich das Wirkungsspektrum drastisch von dem einer Symbiodinium-Art unterscheidet. Siehe Abbildung 2.
Abbildung 2.
Abbildung 2. Ein kurzer Vergleich der in den Abbildungen 1 und 2 gezeigten Aktionsspektren zeigt, dass der Lichtbedarf zweier photosynthetischer Organismen sehr unterschiedlich sein kann.
Es zeigt sich, dass es kein universell „bestes“ Licht zur Förderung der Photosynthese gibt. Daher sind Aquarienleuchten mit spektraler Abstimmung am wünschenswertesten. LED-Leuchten mit Mehrkanal-Tuning bieten die beste Option aller derzeit verfügbaren.
So gut diese Action Spectrum-Informationen auch sind, wir sollten sie mit Vorsicht betrachten. Aktionsspektren werden mithilfe eines Geräts namens Monochromator bestimmt. Ein Monochromator spaltet Breitbandstrahlung in schmale Bandbreiten auf, daher zeigt das Verfahren mit diesem Instrument nicht den Emerson-Enhancement-Effekt. Der Emerson Enhancement Effect wurde in den 1950er Jahren von Robert Emerson und Kollegen entdeckt und ergab, dass es zwei Photosysteme (I und II) gab und die Photosyntheseraten am höchsten waren, wenn Pflanzen gleichzeitig rotem und dunkelrotem Licht ausgesetzt wurden.
Dies wirft die Frage auf: Wie profitieren photosynthetische Organismen in tieferem Wasser, wo es, wenn überhaupt, nur wenige rote und fernrote Wellenlängen gibt, vom Emerson Enhancement Effect? Die Antwort ist, dass sie es nicht tun.
Glücklicherweise enthalten einige der heutigen LED-Beleuchtungssysteme Dioden, die breitbandige Spektren erzeugen, die weit über die früherer Geräte hinausgehen, die nur blaues und weißes Licht erzeugten (aufgrund der Anregung von Triband-Leuchtstoffen durch blaues Licht).
Das nächste Mal werden wir uns die photosynthetisch nutzbare Strahlung ansehen, die von einzelnen LEDs in Orpheks Atlantik V4-Leuchte erzeugt wird. Da PAR und PUR gemeinsam betrachtet werden müssen, werden wir uns das auch ansehen.
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