COMO MEDIR LA INTENSIDAD Y LA CALIDAD DE LA LUZ: LUX, PAR, PUR, º K Y DLI.
Uno de los elementos más importante a tener en cuenta para el correcto funcionamiento de un acuario marino de arrecife es, sin duda, la iluminación.
A lo largo de los últimos 60 años en los que se ha desarrollado la afición a los acuarios de arrecife se han venido utilizado diferentes tipos de luces y diferentes métodos para determinar la calidad y la cantidad de su luz. Sobre los tipos de pantallas hablaremos en otro apartado de este curso y ahora es el momento de ver cómo medir su intensidad y su calidad. Algunos de los métodos utilizados nos dan una medida de la intensidad de la luz y otros también nos dan información sobre su calidad. Como ya hemos visto en otros momentos la iluminación de un acuario de arrecife debe cumplir los siguientes requisitos:
- Debe incluir las longitudes de onda que excitan los pigmentos fotosintéticos.
- Debe incluir las longitudes de onda que provoquen la expresión de los genes que se encargan de la síntesis de las cromoproteínas. Estas protegen a los corales de un exceso de luz y que les dan a estos algunos de sus colores más llamativos.
- Debe incluir un importante porcentaje de luz violeta y azul que favorece la fotosíntesis y por tanto el crecimiento del coral. Recientes estudios han demostrado que la luz azul es también muy importante en el desarrollo larvario de muchas especies de peces marinos. (Ver artículo sobre el espectro en el primer número de la revista digital).
- No debe incluir longitudes de onda de mucha energía como las radiaciones UV inferiores a 380 nm.
- Debe proporcionar la suficiente potencia para cubrir las necesidades energéticas de las zooxantelas y del coral.
Los corales SPS, como esta Acropora, demandan una iluminación muy intensa.
Vamos a verlos diferentes métodos de medición empezando por los menos precisos y terminando por los más rigurosos.
- POTENCIA EXPRESADA EN VATIOS:
Todos los fabricantes de pantallas de iluminación proporcionan el dato de la potencia consumida expresado en vatios. Está claro que esta potencia se traducirá en más o menos energía lumínica utilizable por los corales dependiendo del tipo de lámpara, de las longitudes de onda que emita, etc. Aunque este parámetro nos aporta poca información cabe mencionar que tradicionalmente se han recomendado potencias deentre 0,5 y 1,5 vatios por litro. En mi opinión una potencia de 1 watio por litro de luz Led es apropiada para un acuario donde queramos mantener corales SPS. En el caso de utilizar pantallas con lámparas de halogenuros metálicos (HQI) hace falta una potencia mayor porque estas son muy poco eficientes y generan mucho calor. Los tubos fluorescentes T5 se encuentran a mitad de camino entre ambas.
Obviamente por mucha potencia que tenga una pantalla de nada servirá si el espectro que emite no cubre las necesidades de nuestros corales.
Los corales que quedan emergidos con la marea baja soportan elevadas intensidades lumínicas.
- LUX y LUMENES:
Esta es una forma frecuente de expresar la intensidad de la luz que nos proporciona una pantalla. Su uso está muy generalizado entre los aficionados a los acuarios plantados de agua dulce, pero tiene menos relevancia entre los aficionados a los acuarios marinos de arrecife.
Un lumen es la unidad del Sistema Internacional de Medidas para medir la intensidad de un flujo luminoso. Un lux es la unidad de magnitud con la que se mide la iluminancia que es el flujo luminoso irradiado sobre una superficie determinada, en este caso un metro cuadrado, es decir que 1 Lux = 1 Lumen / m2.
La intensidad de la luz solar a la altura del Ecuador y sobre la superficie del mar es, de media, de unos 75.000 lux (o lúmenes por metro cuadrado), aunque puede llegar a picos de hasta 120.000. A los 5 metros de profundidad esta intensidad baja hasta alrededor de entre 15.000 y 20.000 lux y a los 10 metros lo hace hasta unos 10.000 lux. Para hacernos una idea de la magnitud de estas intensidades, con un watio de luz led o de un tubo T5 HO podemos conseguir, de media, unos 100 lúmenes por lo que para conseguir 75.000 lux necesitaríamos iluminar cada metro cuadrado con unos 750 watios de luz led ¡
Varios estudios determinan que la intensidad mínima en el fondo de un acuario marino de arrecife debería ser de unos 5.000 lux.
Es una escala poco rigurosa porque, como podemos ver en la gráfica siguiente, los luxómetros miden con más facilidad la franja verde del espectro y con mucha menoslas franjas azules, turquesa, naranja o roja.
Una vez vistos estos dos primeros parámetros podemos introducir uno nuevo que los relaciona: la eficiencia lumínica que se mide en lúmenes/vatio (Lm/W). Desgraciadamente los fabricantes de pantallas Led, que son las más utilizada hoy en día, no aportan mucha información sobre la eficiencia lumínica de sus pantallas más allá de grandilocuentes frases marketinianas.
- ºK o escala de la temperatura de color:
Este parámetro es el único que nos da información del espectro más que de la intensidad de la luz. Es un métodocomplejo, aunque hasta ahora, era el más utilizado por los aficionados a los acuarios de arrecife. Esta escala del Sistema Internacional asocia la temperatura (en º K) a la que arde un cuerpo oscuro con el color de la luz que se aprecia en esa combustión.Así, por ejemplo, una lampara que emita una luz de unos 4.000º K se ve de un color rojizo, una de 6.500ºK se ve de color blanco y por encima de 7.500ºK se vería de un tono azulado. En esta escala cuanto mayor es la temperatura de color menor es la longitud de onda. Así 20.000ºK equivaldrían a una longitud de onda de 425 nm.
Hay que tener en cuenta que dos luces que emitan dos mezclas diferentes de longitudes de onda pueden tener la misma temperatura de color por lo que tampoco podemos considerar este parámetro como 100% útil. Vamos a ver a continuación parámetros que miden con más fiabilidad la intensidad e incluso la calidad de una pantalla.
- PAR o Radiación Activa Fotosintéticamente:
Este parámetro nos dice el total de fotones de luz irradiados por una lampara dentro del espectro visible (de 400 a 700 nm) y expresado en micro moles por segundo cada metro cuadrado.
Nota: 1 micro mol equivale a 600.000.000.000.000.000.000 fotones.
Los corales LPS, como esta Acanthophyllia, necesitan valores de PAR entre 100 y 200.
Es una forma mucho más interesante de medir la intensidad de una pantalla ya que nos da información sobre su capacidad de estimular la fotosíntesis en nuestros corales. También se conoce como PPFD o Densidad del Flujo Fotónico Fotosintético
En algunas zonas de un arrecife de coral se pueden medir valores de 2.000 micro moles/m2/segundo con picos o ráfagas puntuales de hasta 4.000. A pesar de este dato, en un acuario no debemos sobrepasar los valores que pueden provocar la inhibición de la fotosíntesis. Como regla general podemos dar los siguientes valores de PAR:
- Para los corales duros de pólipo pequeño (SPS) que proceden de zonas más superficiales debemos suministrarles un PAR de entre 200 y 500 micro moles/m2/segundo, siendo las acroporas, las stylophoras y los porites los que necesitan, o toleran, una mayor intensidad
- Para los corales duros de pólipo grande (LPS), que suelen vivir en zonas más profundas, debemos ofrecerles entre 100 y 200. Con niveles inferiores a 150 es aconsejable proporcionarles una alimentación suplementaría.
- Para los corales blandos hace falta un PAR de entre 75 y 150 micro moles/m2/segundo.
- Para las tridacnas máxima y crocea hace falta un par de más de 300 y para la T. derasa entre 200 y 300.
- Las anemonas también necesitan una iluminación intensa de entre 200 y 300 PAR.
- Para los refugios o reactores de macroalgas hace falta un PAR de entre 30 y 50
Aquí podemos meter una tabla de intensidades por especies, yo tengo algo en algunos libros
Debemos tener en cuenta que el valor máximo de par que puede emitir una pantalla se traducirá, dentro del acuario, en diferentes valores en función de:
– la altura a la que la coloquemos,
– la distancia entre varias pantallas,
– la altura del acuario,
-la distancia respecto a la vertical de las pantallas,
– la mayor o menor transparencia del agua por la presencia de sustancias colorantes.
Por eso es muy útil disponer de un medidor de PAR que nos permite encontrar la altura ideal a la que debemos colocar nuestras pantallas, así como la distancia entre las diferentes pantallas cuando utilizamos más de una. También nos ayudaría a encontrar la ubicación ideal para los diferentes corales teniendo en cuenta la altura, la distancia a los focos o la presencia de otros corales que puedan hacer sombra a los que se encuentren debajo de ellos. Además, si descubriéramos que los valores medidos estuvieran por debajo de los que acabamos de recomendar, podríamos compensarlo con un mayor fotoperiodo.Debemos evitar alcanzar valores mucho más altos de los que hemos recomendado anteriormente. Si colocamos a poca altura (menos de 25 cm) una pantalla de las que agrupan sus leds en una superficie muy pequeña podemos alcanzar valores de PAR de 700 o más con los que podríamos “quemar” a los corales que estuvieran justo debajo de ellas.
Aquellos aficionados que tengan interés en controlar la intensidad y la calidad de la luz pueden adquirir, por unos 200 euros un dispositivo de la marca británica Seneye que se llama SeneyeReef. Con el podemos medir, con gran precisión, los Lux, la temperatura de color en ºKelvin y los valores de PAR en diferentes puntos del acuario. También podemos medir la temperatura, el pH y el amoniaco, aunque en el caso de estos parámetros parece que con mucha menos precisión.Aunque parezca un precio elevado no lo es si tenemos en cuenta que la salud de nuestros corales pasa por evitar que reciban una iluminación insuficiente, o peor aún, excesiva. En el siguiente enlace podemos encontrar una comparativa sobre diferentes medidores de PAR disponible en la web estadounidenseReef Central: http://www.reefcentral.com/forums/showthread.php?t=2626700
Imagen del sensor del SeneyeReef, tomada de www.seneye.com
Mediciones de PAR en diferentes zonas de un acuario. Foto tomada de www.orphek.com
- PUR o Radiación Utilizable Fotosintéticamente:
Este parámetro es similar al anterior pero solo mide los fotones emitidos en las dos franjas que más favorecen la fotosíntesis: entre los 400 y los 455 nm y entre los 620 y los 700 nm. Estas franjas coinciden con los picos de absorción de la Clorofila aaunque, como veremos en unfuturo artículo de la revista digital sobre las zooxantelas,para el correcto mantenimiento de los corales debemos tener en cuenta más longitudes de onda.No debemos olvidar que las zooxantelas que albergan los corales pueden, también, absorber energía en longitudes de onda fuera del espectro visible, concretamente en las bandas ultravioleta e infra rojas.
Para entender mejor la importancia de tomar como parámetro de referencia el PUR, imaginemos una pantalla que emite un alto índice PAR pero que lo hace en unas franjas del espectro que no son “aprovechables” por los pigmentos fotosintéticos de nuestros corales, obviamente no nos valdría para iluminar nuestro acuario.
Podemos decir para simplificar que el PUR es a la vez una medida de la intensidad y de la calidad de la luz que emite una pantalla.
- DLI (Day Light Integral):
Como hemos visto en el artículo sobre las zooxantelas lo ideal es que la luz que utilizamos en nuestro acuario tenga la intensidad suficiente que cubrir las necesidades energéticas de las diferentes especies de coral pero que no sobrepase el punto de saturación. Dentro de estos dos márgenes hay que encontrar un equilibrio entre la intensidad de la luz y el fotoperiodo. Si tenemos una pantalla con muy poca potencia deberemos compensarlo con un fotoperiodo más largo que podría llegar hasta las 14 horas. Vimos el símil de como un agricultor desea más una lluvia moderada mantenida durante el tiempo suficiente que una lluvia torrencial caída en un tiempo muy corto. Esta idea se utiliza en la agricultura, la botánica y los estudios medioambientales y se habla de el DLI que es la cantidad de fotones fotosintéticamente activos (PAR) “recogidos” en un metro cuadrado durante un periodo de 24 horas. A veces se estudian los valores de DLI para periodos de tiempo mayores, incluso de un mes o más. Este valor se obtiene a partir del PAR con la siguiente fórmula:
DLI = 0,0036 x PAR x horas de luz diarias
Este parámetro acabará,seguramente, siendo el que utilicemos los aficionados a los acuarios marinos de arrecife para gestionar la iluminación de nuestros acuarios. Desgraciadamente, a día de hoy, no tenemos estudios de campo sobre corales que nos den datos de DLI que necesita una u otra especie. Solo, a título informativo, podemos decir que sobre la superficie del agua en los arrecifes de coral se recogen, diariamente, valores de 50 y que en proyectos agrícolas se intenta proporcionar un DLI de entre 20 y 40 para el cultivo de plantas tropicales. Está claro que el valor DLI en 24 horas en un arrecife fluctuara ligeramente a lo largo del año mientras que en un acuario este valor sería constante.
Espero que, al menos, hablar de este parámetro sirva para entender que la intensidad y el fotoperiodo son los dos elementos de un binomio que necesitamos equilibrar si queremos ofrecer a nuestros corales la mejor iluminación posible.
Como regla general, si alcanzamos los valores de PAR que hemos comentado anteriormente podemos utilizar un fotoperiodo de entre 8 y 10 horas y si nos quedamos cortos, o muy cortos, podemos extenderlo hasta 12 e incluso a un máximo de 14 horas. Por muy baja que sea la intensidad de la luz utilizada no debemos extender el fotoperiodo mas allá de 15 o 16 horas porque puede tener efectos nocivos en la salud de los corales, aunque puedan ser reversible si se vuelve a un fotoperiodo más natural.
Nota: Este artículo ha sido publicado previamenete en la revista Home Reef Magazine.
Referencias:
- Una mirada diferente a la iluminación: Efectos del fotoperiodo prolongado, calidad espectral y dosis de luz. Dana Riddle (2009).
- The Reef Aquarium Science, Art and Technology. J.CharlesDelbeek and Julian Sprung (2005)
- Kelvin, Lux, Lúmenes, PAR, PUR. www.orphek.com
