Филтриране на светлината за фотосинтеза

13.03.2017

    В други стати беше изяснено, колко е трудно да се намери осветление, което е специализирано за отглеждане на растения. В следващите редове ще бъде показан един от начините, който може да се използва за отглеждане на растения и като подмножество в темата, на висши водни растения за нуждите на акваристиката.

Намирането на осветление за фотосинтеза е истинско приключение, а когато то завърши, разочарованието от цената за придобиване е пълно. Стотици или дори хиляди левове, за няколко осветителни тела е вариант, на който малцина любители на оранжерии или акваристика, биха се съгласили.

Едно от решенията за създаване на качествено осветление за фотосинтеза е използването на филтри. Идеята която се предлага е за източник на светлина, да се използват евтини осветителни тела, които имат сравнително равномерна диаграма на излъчване (във видимия светлинен спектър), на които светлинния поток да бъде модифициран чрез цветни филтри. Тези филтри ще пропускат само дължини на светлинната вълна, които се поглъщат от растенията за фотосинтеза.

Проучването на пазара показа, че най-изгодно е ако се използват пластични (фолийни) цветни филтри. Оказа се, че на пазара доминират няколко голями производители, като за целта на тази статия, за пример е избран американския производител ROSCO. Фирмата има множество дивизии и сайтове, но за нашите цели ще работим основно с този сайт.

    Разнообразието от филтри е голямо, затова производителя е създал интерактивен калкулатор, чрез който използвайки "цветна пипета" или посочена серия филтри, с едно цъкване върху конкретен модел филтър, ще може да видите спектралната му диаграма или да получите пълната му спецификация.

фигура 1

Още на пръв поглед виждаме, че в карето наименовано "Color Data" има ценна информация - диаграма на пропускане на светлината в нанометри (трансмисионна графика) !

   Ако използваме за база абсорбционната графика на фотосинтеза при Хлорофил-А и Хлорофил-В ( дискутирана в статията за аквариумната фотосинтеза), ще набележим за цел, постигането на трансмисия в два светлинни диапазона (син и червен):
       410nm - 460nm
       630nm - 680nm

  За да се научите да ползвате калкулатора, разцъкайте в него, изберете някой модел филтър и вижте диаграмата му на пропускане на светлина. Примерно, избирам зелен филтър от серията Supergel #389 и за него се появява диаграмата:

Ако цъкнете с мишката върху линка "Data Sheet", намиращ се точно под цветната диаграма, на екрана ви ще се отвори нов прозорец съдържащ спецификацията на филтъра, включително с показания, съгласно четири различни стандарта:

Погледнете в долната част на спецификацията (под графиките) има една дълга таблица в два реда:

Тази таблица е много ценна, защото показва със стъпка 20nm пропускането на светлина (в проценти) за дадената дължина на вълната. Гледайки тези стойности, може да пресметнем, какво количество светлина в конкретния честотен диапазон, ще премине през филтъра. Ако знаем количеството светлина за дадения диапазон, излъчена от светлинния източник и използваме стойностите от тази таблица, без измерване, ще може да изчислим, колко светлина с точно определена дължина на вълната, ще премине през филтъра до растението!

Потренирахме с калкулатора, сега е време да намерим моделите на филтрите, които биха свършили работа по заданието!

    Разглеждайки моделите на филтри, имащи виолетов и син цвят, постепено се оформи група с подходящи параметри, точно каквито търсим.

Заподозряните модели са подредени по ред, добри към отлични параметри:

           roscolux R8

  roscolux R58

   e-colour+ E701

roscolux R349

Последните два модела са победители в класацията, това са Е180 и Е5085:

     e-colour+ E180

     e-colour+ E5085

   Ако на тези два филтъра, внимателно сравним диапазоните 420,440,460 и 680,700,720,740 ще видим, че модел Е180 е за предпочитане. Това е така, защото сякаш някой нарочно е поръчал на производителя, филтър с два диапазона на пропускане, при това в точните места от спектъра за фотосинтеза.     Възможно е, това да не е случайно!

При сравнението в синия спектър се вижда, че Е5085 е леко изместен надясно и че кривата е малко по-остъра и тясна - филтъра пропуска над 58% само в обхватите 420,440 nm, докато филтъра Е180 пропуска над 63% в три обхвата 420,440,460 nm. Както се вижда при сравнението, филтър Е180 в синия обхват е с параметри, много по-близки до заданието.

При сравнението в червения спектър се вижда, че и двата вилтъра пропускат отлично в диапазоните 680,700,720,740, но отново по-добрия модел е Е180 с 77% пропускане срещу 70% на модел Е5085.

Победител при сравнението е филтър "e-colour+  E180".

   Въпреки, че имаме избран "победител" измежду разгледаните филтри, последните два, имат много сходни параметри, което ги прави почти еднакво използваеми. Вторият в класацията, има по-стръмни фронтове в трансмисионната графика, което може да се окаже по-полезно, ако имаме проблем със зеления диапазон, който се ползва изключително от нисшите водни растения (водораслите) и трябва да се води борба с тях.

Заключение

   Марката на филтрите, които бяха разгледани при сравнението, има разпространение чрез търговски дилъри, в България и Македония, което я прави достъпна и доставяема. Филтрите са във вид на пластично фолио, което се продава на квадратен сантиметър с цена между 28ст и 50ст. Чрез използването на такива филтри при флуоресцентен светлинен източник, цената за получаване на добро осветление за фотосинтеза, става много приемлива за почти всеки акварист.

   И нека отново да подсетим, че светлината от синия спектър  достига  дъното на аквариума, защото се поглъща по-слабо от водата. Образно казано това може, да се представи с графиката по-дол. В аквариумното осветление, винаги трябва да присистват едновременно и двата светлинни диапазона - син и червен. Както беше споменато в другите статии, препоръчваното отношение трябва да бъде 2/3 червени към 1/3 сини светлинни емисии..