Illuminare un acquario piantumato

Esistono molti equivoci riguardo alle esigenze di luce di un acquario piantumato. Questo causa infiniti grattacapi agli appassionati che seguono le cosiddette regole senza comprendere alcuni principi fondamentali della fisiologia vegetale e della fotosintesi. Agli appassionati viene spesso consigliato di usare “quanta più luce possibile” oppure di “sostituire le scadenti plafoniere di serie fornite con la vasca con luci più potenti e accattivanti”. Purtroppo, nella maggior parte dei casi il risultato finale è una vasca invasa dalle alghe e/o la decimazione completa di piante costose.

Agli appassionati sono state insegnate anche regole arbitrarie come i Watt per Gallone (WPG), secondo cui alcune piante richiederebbero un WPG più alto per crescere rigogliose. I siti che vendono piante spesso elencano i “requisiti di luce” per ogni specie. Un’altra “regola” arbitraria molto diffusa afferma che il Kelvin ottimale sia 6500K.

Nessuno di questi “requisiti” o di queste “regole” arbitrarie ha una vera validità, specialmente se seguito senza tener conto delle esigenze di CO2 delle piante. Per anni, quindi, gli appassionati sono stati portati a girare in tondo nel vano tentativo di offrire un’illuminazione “ottimale” alle proprie piante, ignorando per tutto il tempo l’aspetto più importante della coltivazione. Questo articolo si propone di sfatare i miti più diffusi sull’illuminazione in relazione alla salute delle piante.

Che cos’è la luce e come la usano le piante?

Gli appassionati presumono automaticamente che la luce illumini la pianta e che questa cresca semplicemente in virtù di tale esposizione. Osserviamo, all’aperto ad esempio, che le piante all’ombra non appaiono così rigogliose come quelle in pieno sole. La conclusione è che più luce sia sempre meglio e che, se una pianta appare in cattiva salute, la causa debba essere una luce insufficiente.

La realtà è una storia molto più complessa. Le foglie delle piante funzionano in modo molto simile a un diodo fotoelettrico, in cui la luce che colpisce la piastra eccita il materiale e provoca l’emissione di elettroni. L’elemento della foglia che contiene gli elettroni è la molecola di clorofilla.

La luce stessa è una forma di energia enigmatica che si comporta come un’onda (come un’onda del mare) e, al tempo stesso, come una particella, ossia come un proiettile. Per semplicità, può essere utile immaginarla come un diapason vibrante sparato da un cannone. Quando il diapason colpisce un altro oggetto, trasferisce energia non solo grazie al proprio moto da proiettile, ma anche grazie all’energia della propria vibrazione.

Miliardi di miliardi di questi proiettili, noti come “fotoni”, si muovono nello spazio. Quando urtano altri oggetti, vengono annientati, ma l’energia trasportata dalla loro vibrazione viene trasferita all’oggetto con cui sono entrati in collisione. Se colpiscono la clorofilla con l’angolazione e nel punto esatti, l’energia del fotone viene trasferita agli elettroni tenuti prigionieri dalla clorofilla. Gli elettroni possono quindi liberarsi e vengono catturati da altre proteine, che li utilizzano per fabbricare altri composti. Possono essere coinvolte migliaia di singole proteine che catturano e rilasciano questi elettroni, allo stesso modo in cui una fila di volontari sposta sacchi di sabbia lungo una catena per costruire una diga di fortuna alla fine della fila.

Alla fine della catena, nella foglia, invece di costruire una diga, gli elettroni vengono usati per staccare il carbonio dal diossido di carbonio, per idratarlo con l’acqua, e il prodotto finale è un tipo di zucchero che può essere facilmente trasformato in glucosio. Il glucosio viene poi usato per nutrire ogni cellula dell’intera pianta.

Le piante crescono quindi grazie alla disponibilità del nutrimento che sono in grado di produrre. La luce è solo una componente di questo processo di produzione del nutrimento. Per completare la fabbricazione dello zucchero sono necessari anche acqua, CO2 e nutrienti come fosfati e nitrati.

Se quindi ci concentriamo solo sulla luce e ignoriamo l’importanza di tutti gli altri ingredienti chiave, lo zucchero non potrà essere prodotto correttamente e la pianta morirà di fame. Immaginate i costruttori della diga che si passano i sacchi di sabbia da una persona all’altra. Immaginate che ci siano più sacchi di quanti ciascuna persona possa gestire. Il risultato sarà che i sacchi cadranno, magari sui piedi della persona successiva, riducendo l’efficienza sia di quella persona che della successiva. In brevissimo tempo, se il numero di sacchi supera la capacità di ciascuna persona della fila di gestirli e spostarli, il risultato sarà il caos. Questo è esattamente ciò che accade nelle vasche con troppa luce. Gli elettroni (i sacchi di sabbia) si disperdono e danneggiano tutta la catena di eventi.

Qual è l’alternativa al WPG e come controllare la luce?

La misura più fondamentale dell’energia luminosa, restando fedeli all’analogia del proiettile, consiste semplicemente nel contare il numero di proiettili che attraversano una determinata area in un determinato lasso di tempo. Quante palle di cannone colpiscono le mura di un castello assediato ogni ora? Nel nostro caso, questa misura si chiama Radiazione Fotosinteticamente Attiva, comunemente nota con l’acronimo PAR.

Il PAR ci indica esattamente quanti fotoni-proiettile attraversano un centimetro quadrato ogni secondo. Poiché le particelle di fotoni sono così piccole e si muovono così velocemente, la misura è di solito un numero molto grande, dell’ordine di 1 miliardo di miliardi di palle di cannone che attraversano un quadrato di 1x1 centimetro ogni secondo. Questo numero, un miliardo di miliardi, è inimmaginabile, quindi gli è stato dato un nome più semplice da usare: si chiama “micromole”. Ora è quindi più semplice parlare in termini di 10 micromoli o 20 micromoli, invece di qualcosa di scomodo come “due virgola zero per dieci alla diciottesima potenza per centimetro quadrato, per secondo”.

In una stanza buia, accendendo una torcia si nota che una mano tenuta nel fascio di luce, a un pollice dalla lente, appare luminosa, ma a diversi piedi di distanza l’intensità diminuisce rapidamente perché i fotoni si diffondono su un’area più ampia. Se misuriamo il PAR con precisione, scopriremo che ogni volta che raddoppiamo la distanza dalla lampada, il PAR alla distanza raddoppiata sarà solo un quarto di quello alla distanza iniziale. A tre volte la distanza, il PAR sarà sceso a un nono (1/9^th). Questo calo è chiamato “relazione dell’inverso del quadrato” ed è una regola molto utile e costante.

Ci sono diverse ragioni per cui la regola empirica del WPG può causare tanti danni. Innanzitutto, non tutti i tipi di lampadina hanno la stessa intensità: una lampada T5 è più luminosa di una T8. I LED hanno potenze diverse e sono organizzati in gruppi diversi, il che rende quasi impossibile dare un senso a questa regola. In secondo luogo, il WPG ha un ambito di applicazione molto limitato a causa della regola dell’inverso del quadrato. In alcune vasche, ad esempio una vasca di medie dimensioni, diciamo 30 galloni circa, un determinato valore di WPG può essere utile, ma quando le dimensioni della vasca cambiano, la distanza dalla lampada nei volumi più grandi o più piccoli non varia in modo proporzionale: cosa succede se le dimensioni della vasca raddoppiano? La distanza verticale dalla lampada non raddoppia, quindi il calo di luce non è proporzionale, eppure la regola del WPG richiederebbe di raddoppiare la potenza. Per questo, nelle vasche grandi o molto grandi, seguire la regola del WPG può essere disastroso.

È stata sviluppata una regola empirica molto più sensata basata sulla misura, più costante, del PAR. Purtroppo non è una regola semplice. Sono state effettuate misurazioni del PAR con i tipi di lampadina più comuni e i valori sono stati riportati su un grafico in base alla distanza dalla lampada. In termini generali;

La zona a luce bassa è definita come una luce sufficiente a misurare meno di 50 micromoli a livello del substrato.

La zona a luce media è definita come una luce sufficiente a misurare tra 50 e 75 micromoli a livello del substrato.

La zona a luce alta corrisponde a tutto ciò che supera i 75 micromoli misurati a livello del substrato.

Le vasche prive di qualsiasi apporto di CO2, cioè senza iniezione di gas e senza dosaggio di carbonio liquido, farebbero bene a restare nella zona a luce bassa. Le vasche con iniezione di CO2 dovrebbero partire dalla zona a luce bassa e, dopo alcune settimane, se CO2, flusso/distribuzione e nutrizione si dimostrano adeguati, la luce può essere aumentata.

Ciò che gli appassionati devono sempre tenere presente è che non esiste alcuna relazione tra la quantità di luce e la salute della pianta. Esistono molte vasche sane con iniezione di CO2 o con carbonio liquido che usano poca luce. La vasca è MOLTO più facile da mantenere e le fioriture algali sono molto meno frequenti. La conseguenza dell’uso di luce alta è che aumenta la velocità di crescita delle piante, ma aumenta anche quella delle alghe. La velocità di crescita non è la stessa cosa della salute. Le vasche con luce alta e CO2 insufficiente, o con nutrizione scarsa, possono avere piante che crescono velocemente ma che presentano alghe o altri problemi di salute.

Per il novizio, per il principiante e anche per il più esperto, se una vasca viene acquistata come kit completo che include già un’illuminazione di serie, la decisione peggiore che si possa prendere è pensare di “potenziare” le luci. Questo sarà sempre l’inizio dei problemi. Si consiglia agli appassionati di imparare prima a far crescere le piante usando l’illuminazione di serie o una luce bassa, indipendentemente dall’iniezione di CO2 o dall’integrazione liquida. Se, dopo aver acquisito un po’ di esperienza, si desiderano tassi di crescita più rapidi, l’intensità può essere aumentata, ma questo comporta sempre il rischio di peggiorare la salute delle piante se gli altri componenti non vengono curati PRIMA.

E per quanto riguarda Kelvin e spettro?

Probabilmente il secondo consiglio peggiore che si dà in materia di illuminazione è che le piante richiedano 6500K per essere in salute ottimale. Questo mito sembra esistere da sempre, perché ovviamente la temperatura colore del Sole è di circa 6000K-6500K, quindi tutti presumono che questa debba essere la “qualità” perfetta di luce. I venditori spingono le “lampadine speciali per piante” a prezzi esorbitanti su appassionati ignari. A dire il vero, poche piante acquatiche, se non nessuna, vedono mai il sole a spettro completo di mezzogiorno, poiché crescono all’ombra della volta arborea e sotto acque torbide nelle foreste pluviali del mondo, il che rende irrilevante il valore della temperatura Kelvin o dello spettro completo. Inoltre, nessuna lampadina si avvicina nemmeno alla distribuzione spettrale del sole. Avere pochi picchi in poche bande strette non si avvicina al sole in alcun modo. Il termine “spettro completo” non è altro che un ulteriore termine di marketing usato per attirare le persone. Se si mettessero a confronto una dozzina di lampadine di marche diverse, tutte dichiarate a 6500K, appariranno tutte di colori diversi, quindi nessuna lampadina è davvero a 6500K. Quando si legge il valore Kelvin su una lampadina, quel numero dovrebbe essere considerato più come un numero di modello che come un dato di valore scientifico.

Una lampadina fluorescente acquistata al negozio di ferramenta locale fa crescere le piante esattamente come una lampadina speciale per piante. Non c’è realmente alcuna differenza di prestazioni, sempre che il tipo di lampadina sia lo stesso e che la potenza sia la stessa. Le piante si adattano automaticamente al proprio ambiente producendo pigmenti che rispondono allo spettro disponibile. Pertanto, una lampadina acquistata da B&Q, da Home Depot o da qualsiasi negozio di fai-da-te del quartiere svolgerà esattamente lo stesso compito, indipendentemente dallo spettro. La differenza è che all’appassionato potrebbe non piacere la dominante cromatica della lampadina B&Q. I valori Kelvin e gli altri parametri di colore dovrebbero quindi essere considerati esclusivamente nel contesto dell’impatto emotivo che hanno su chi osserva. Allo stesso modo, ad esempio, in una macelleria le lampadine usate per illuminare la carne hanno tipicamente una componente rossa. Questo fa apparire la carne più appetitosa. È un’illusione, ma i macellai la conoscono molto bene, e raramente scelgono di usare una lampadina ricca di blu o di verde, ad esempio, perché ciò darebbe alla carne un aspetto estetico negativo.

I colori dovrebbero essere usati come un pennello, per dipingere atmosfere sulla vasca. Se si usano più lampadine, si può simulare la luce del mattino con rossi e arancioni e passare più tardi nella giornata a tonalità più blu. Non è mai necessario limitare i colori usati sopra la vasca per la falsa impressione che le piante non stiano bene con un valore Kelvin diverso da 6500K. Questo appartiene strettamente al regno della fantasia.

E per quanto riguarda i LED?

Con l’abbassarsi dei prezzi delle unità LED, la disponibilità migliorerà e le funzionalità aumenteranno. Gli appassionati del fai-da-te possono procurarsi i materiali grezzi e cablare da soli le proprie plafoniere. La funzione più importante nel mondo dei LED è la possibilità di regolare l’intensità del modulo dallo 0% al 100%. Questa è in realtà una caratteristica molto più preziosa della quantità di PAR dell’unità, che in ogni caso è di solito troppo alta. La regolazione dell’intensità consente il massimo controllo, che equivale al controllo delle alghe. Un’altra grande caratteristica delle unità di fascia alta, che potrebbe estendersi anche a quelle di fascia più economica, è la disponibilità di diodi multicolore combinati con la programmabilità. Come già accennato, si tratta di una caratteristica artistica e, non appena le persone si sveglieranno dalla loro ipnosi da 6500K, si renderanno conto del vero valore del colore. Pesci e altra fauna possono essere fatti apparire più colorati. Le lampadine fluorescenti preferite possono essere simulate con il giusto mix di RGB e CYMK.

La domanda se le piante possano crescere con i LED dovrebbe ormai essere superflua. Ancora una volta, i fattori più importanti nella progettazione di un LED sono la controllabilità, l’estetica, l’affidabilità e così via.

Durata dell’illuminazione (fotoperiodo)

Le piante raramente richiedono più di 8-9 ore di luce circa. Un fotoperiodo più lungo di questo favorisce solo le alghe. È sempre meglio avere un timer per le luci e, se la vasca ha l’iniezione di CO2, dovrebbe esserci anche un timer separato per l’elettrovalvola del gas. Dimenticare di spegnere la luce può avere conseguenze gravi per le piante.

La durata del fotoperiodo dovrebbe sempre essere considerata nel contesto dell’intensità. Come accennato in precedenza nell’articolo, è l’intensità a causare i danni; pertanto, se l’intensità è eccessiva, il fotoperiodo deve essere rigorosamente ridotto per minimizzare il danno. Se l’illuminazione è troppo bassa (cosa che quasi certamente non accade MAI), nessuna durata del fotoperiodo può compensare.

Se l’appassionato lavora su turni serali, il fotoperiodo può essere spostato in quella direzione, in modo che la vasca sia visibile quando è a casa. Alle piante non importa quale sia l’ora effettiva del giorno, ma solo che il fotoperiodo sia regolare e costante.

Effetti della luce solare indiretta o diretta dalla finestra

Questo è un altro ambito in cui gli appassionati si preoccupano più del necessario e interpretano male le osservazioni. In una vasca con iniezione di CO2, se CO2, flusso, distribuzione, nutrizione e manutenzione sono adeguati, la luce solare che cade sulla vasca non ha alcun effetto negativo. L’appassionato non deve adottare particolari precauzioni contro la luce solare invasiva. Tuttavia, se la luce solare colpisce la vasca e questo sembra provocare qualche tipo di alga, si tratta di un forte indicatore che nella vasca c’è un problema più profondo e che l’appassionato deve verificare i fattori sopra menzionati. Il problema più comune sarà la BGA sul fondo del vetro frontale, magari proprio sotto la ghiaia. Si può usare del nastro nero per bloccare la luce, ma non è una soluzione molto elegante. Per affrontare il problema si può aumentare il livello dei nitrati.

I riflettori sono utili?

I riflettori su tubi cilindrici, lampade fluorescenti compatte e simili possono aumentare l’emissione di PAR della plafoniera. I valori variano dal 10% al 20% in base alla configurazione, alla pulizia e ai materiali. Come già detto, se la vasca soffre di un eccesso di PAR, allora i riflettori sono controproducenti e dovrebbero essere rimossi per aiutare la vasca a recuperare. Se la vasca sta bene, allora i riflettori possono essere considerati un vantaggio.

Quali sono i segnali di un eccesso di PAR?

Poiché l’intensità della luce determina la necessità di tutto il resto, i segnali di un eccesso di luce sono molteplici. Troppa luce genera una domanda di nutrienti superiore a quella che talvolta viene fornita. L’elenco delle carenze nutritive è lungo e viene trattato in un articolo separato. Troppa luce genera una domanda di CO2 superiore a quella fornita. Questo causa quindi una carenza di CO2, caratterizzata da disfacimento, caduta delle foglie, deterioramento e marciume, macchie nere, macchie marroni, accartocciamento o altre deformazioni delle foglie, oltre a buchi nelle foglie. Alghe legate alla CO2 come le alghe filiformi o altre alghe filamentose, la BBA o altre alghe rosse. Le alghe diatomee possono comparire dopo un “potenziamento” dell’illuminazione. È del tutto possibile che l’illuminazione sia così intensa da richiedere livelli di CO2 talmente alti da risultare tossici per la fauna.

La siesta è una buona idea?

La siesta è stata promossa da un’azienda il cui staff di ricerca riteneva che, poiché nei Tropici ci sono frequenti piogge che oscurano il sole per un periodo significativo della giornata, ne consegue che spegnere la luce a metà giornata fosse benefico per le piante acquatiche. In realtà, non è stata dimostrata alcuna relazione tra la salute delle piante e la siesta. In molti casi, a seconda delle altre condizioni della vasca, la salute delle piante è peggiorata; in altri casi è migliorata; e nella maggior parte dei casi non c’è alcuna differenza. Questa distribuzione degli effetti significa essenzialmente che nella vasca stavano accadendo altre cose che non avevano nulla a che fare con la siesta.

Esiste una lampadina o un tipo di lampadina migliore?

Sì, la lampadina migliore è quella che fa apparire la vasca al meglio ai vostri occhi e che non rende la vita un tormento risultando eccessiva per quantità di PAR. Tutto il resto può essere tranquillamente ignorato. Che sia T5, T6, T8, T12, alogenuri metallici o LED. Che sia una plafoniera, una lampada a sospensione o del tipo a pinza Arc Pod. Le piante possono crescere anche con l’illuminazione a tungsteno. Non importa affatto loro. Quando si acquista l’illuminazione, si consiglia agli appassionati di dare priorità prima alle cose più importanti che aiuteranno a garantire il successo, come livelli adeguati di flusso/filtrazione, un buon piano di dissoluzione e distribuzione della CO2, un solido programma nutrizionale e un piano regolare di cambi d’acqua e manutenzione. Una volta messi in atto tutti questi elementi più importanti, si può godere di qualsiasi tipo di illuminazione, di qualsiasi colore e, con la dovuta attenzione, di qualsiasi intensità.