Интенсивность освещения - важнейший параметр, который задает темпы фотосинтеза.
Пропорционально уровню освещенности мы подаем CO2 и вносим удобрения. Но что значит "высокая", "средняя" или "низкая" освещенность в конкретных физических величинах PAR?
Интенсивность света Солнца в середине дня примерно равна 2000µmol·m²·sec, или 100.000lux. Свет очень быстро затухает под водой и растения получают намного меньшую его интенсивность. Растения приспособились к этому - например, хлоропласты содержащие хлорофилл расположены в верхнем слое клеток листьев для поглощения как можно большего количества света. Фотосинтез водных растений насыщается всего при 15-50% полной интенсивности света Cолнца. Они также имеют низкую точку компенсации света (light compensation point - LCP). Это точка, при которой темпы фотосинтеза становятся равными темпам дыхания растения и рост останавливается. Это позволяет растениям расти на глубинах, где они получают только 1-4% от полного солнечного света - 20-80µmol·m²·sec.
Освещая аквариум мы должны предоставить растениям не просто некую интенсивность освещения в lux, а достаточно света тех длин волн, которые используются в процессе фотосинтеза - PAR. По данным исследований необходимого уровня PAR для достижения насыщения фотосинтеза некоторых видов растений под водой было определено, что 80-100µmol·m²·sec это малый, 150-200 - средний, а 300-400 и выше - это почти максимальный уровень PAR, выше которого увеличения фотосинтеза почти нет (предел насыщения 600-700). В тех же исследованиях приведено снижение освещенности под водой с увеличением глубины: на 30см глубине вдвое, а на 60см освещенность уже вчетверо меньше, чем на поверхности. Уровень освещения для достижения полного насыщения фотосинтеза (LSP) зависит от вида растений, и достигает в среднем 125µmol·m²·sec.
Легко понять, что в аквариуме освещенность на поверхности воды более PAR=300-400µmol·m²·sec попросту не нужна - это почти физиологический предел (80%) даже для быстрорастущих длинностебельных растений, и значение PAR>400 (по расчетам это 30.000lux) можно считать максимальным для аквариума. Минимальная освещенность достигающая листьев должна быть не ниже точки компенсации света (LCP) 15-55µmol·m²·sec, иначе растения начнут просто погибать. Эти данные и будут служить ориентиром в определении что такое низкая ~100, средняя ~200-300, и высокая 300-400µmol·m²·sec интенсивность освещения доcтигающая листьев растений.
Так как прирост биомассы в сутки определяется не только интенсивностью освещения, но и общим дневным количеством фотонов (Daily PPFD), с учетом ограничения периода яркого света до 4-6 часов в день (ступенчатый метод освещения) даже для самого мощного светильника соответствует умеренной скорости роста растений. Бóльшая интенсивность совершенно не нужна - слишком большой прирост в день приводит к тому, что обеспечить потребности растений в CO2/макро/микро будет сложнее. К тому же, это противоестественно, и значительно влияет на метаболизм. Избыток света ухудшит стабильность, и значительно усилит рост водорослей во время дисбаланса. Умеренный рост снижает потребности растений, и обеспечить их питанием станет намного проще. Это значительно улучшает стабильность аквариума.
Если вы обеспечили средний уровень PAR на поверхности воды (150-200µmol·m²·sec), растения переднего плана получат примерно треть этого света. Этого вполне достаточно потому что насыщение фотосинтеза для них происходит при намного меньшем PAR (если растения имеют очень низкий LCP). Многие из них нормально растут даже в аквариумах с освещенностью на поверхности всего 14000lux (PAR 200µmol·m²·sec), что у дна даст не более 50-60µmol·m²·sec.
Важно отметить, что от интенсивности освещения напрямую зависит поглощение CO2. Точка насыщения CO2 для одних видов была 44мг/л, для других 19мг/л. Бóльшие концентрации рост растений не увеличивают, тем более если намеренно ограничивать рост растений для повышения стабильности, когда CO2 примерно равен 15-20мг/л, этого вполне достаточно для жизни любых растений.
Важное дополнение. LSP (Light Saturation Point) это Точка насыщения фотосинтеза - уровень интенсивности освещения, выше которого дальнейшее увеличение света увеличения темпов фотосинтеза при полном отсутствии лимитирования растения по питанию и CO2 к увеличению темпов фотосинтеза не приводит, это предел для растения. LCP (Light Compensation Point) это Точка компенсации света - минимально необходимый свет для растения когда темпы роста начинают превышать темпы гибели клеток.
Вот таблица с указанием LSP и LCP для некоторых водных растений.
Обратите внимание насколько низкая Максимальная (LSP) и Типичная освещенность нужна даже для светолюбивых длинностебельных растений: Myriophyllum, Bacopa, Hottonia, Ludwigia, Rotala. Даже с учетом того, что на глубине 30см освещенность падает примерно вдвое, для этих растений PAR=150 (Lux=11000) на поверхности будет более чем достаточным. Это говорит о том что любители сильно переоценивают потребности длинностебельных растений в свете, что не дает улучшения их состояния и приводит только к ухудшению стабильности аквариума.
Если у вас на поверхности воды PAR=150µmol·m²·sec что примерно равно 11.000Lux для флуоресцентных ламп T5 холодного дневного света, то большей интенсивности вам просто не нужно. Если же освещенность на поверхности воды будет меньше LSP для данного вида, это вовсе не означает что ваши растения не будут расти. Более того, это дает даже лучшее состояние и внешний вид растений, и упрощает содержание аквариума значительно улучшая его стабильность. Даже при падении интенсивности света на глубине 30см на 50%, под светильником с 15000lux на поверхности воды свет будет предельным (>LSP) даже для длинностебельных растений!
Подытоживая всё сказанное, важно понять, что увеличение освещённости выше значения LSP ведёт не к улучшению габитуса растений и скорости роста, а к возникновению водорослей. Поэтому, нужно дать растениям света по их потребностям. Для тенелюбивых растений уровень освещения примерно равна 100µmol·m²·sec, для растений со средними потребностями - 200-300µmol·m²·sec и для требовательных по свету растений - 300-400µmol·m²·sec.