แสงสว่างกับตู้ทะเล

by
หากเราจะเลี้ยงตู้ปลาทะเล หรือ ตู้จำลองระบบแนวปะการังซักตู้ แสงสว่างมีความจำเป็นแค่ไหน และต้องใช้เท่าไหร่ นี่เป็นที่มาของบทความที่แสนจะพื้น ๆ แต่มีความสำคัญต่อการเลี้ยงตู้ทะเลได้มากเหมือนกัน

พูดถึงเรื่องแสงสว่าง เป็นเรื่องใกล้ตัวที่ทุกคนมักจะลืมไปแล้ว ว่าเราอยู่ในโลกที่มีแสงสว่างจากดวงอาทิตย์อยู่ คนเราใช้แสงสว่างในการมองเห็นและสังเคราะห์วิตามินดี ที่ผิวหนัง แล้ว แนวปะการังหละ ใช้แสงสว่างทำอะไร

ในแนวปะการังส่วนใหญ่และเกือบทั้งหมด ขึ้นในบริเวณที่น้ำทะเลไม่ลึกมาก แสงสว่างสามารถส่องถึง แนวปะการังจึงได้รับแสงเหล่านี้ และกลายเป็นผู้ผลิตอาหารป้อนเข้าสู่ห่วงโซ่อาหารในทะเลอีกทางหนึ่ง ครับ อย่างที่ทุกท่านได้ทราบมาแล้ว ปะการังส่วนใหญ่ จะมี สาหร่ายเซลเดียวมีนามว่า zooxanthellae อยู่ในเนื้อเยื่อ สาหร่ายชนิดนี้เป็นตัวการที่จะสังเคราะห์แสงทำให้ปะการังได้รับอาหารและเจริญเติบโต ได้ดี จนปะการังและสัตว์อื่น ๆบางชนิด ต้องอาศัยแสงสว่างเป็นพลังงานผ่านสาหร่ายตัวจ้อยในการดำรงชีวิตในแต่ละวัน และหากเราเอาปะการังแบบนี้มาเลี้ยงในตู้ จึงจำเป็นต้องเอาอาหารของมัน ก็คือแสงสว่างนี่เอง

ผลของการให้แสงสว่างกับตู้ปลา

1. มีการสังเคราะห์แสงของ zooxanthellae ในเนื้อเยื่อปะการัง ทำให้ปะการังได้อาหาร

2. มีการสังเคราะห์แสงของแพลงตอนพืช และสาหร่ายในตุ้ ทำให้แพลงตอนพืชเติบโต ดูดซับแร่ธาตุต่าง ๆ ทั้งไนเตรต ฟอสเฟต แล้วขยายพันธุ์ เป็นอาหารให้แพลงตอนสัตว์ และปะการังอีกหลายชนิด

3. ทำให้สาหร่ายขนแมว และ ตะไคร่ ไดอะตอม สังเคราะห์แสงได้อาหาร เติบโต ทำให้ปกคลุมตู้และตู้ปลาไม่สวย

4. ทำให้เกิดปรากฏการณ์ทางเคมี photochemical ต่อสารต่าง ๆ ในตู้ปลา โดยเฉพาะสารประกอบพวก Dissolved Organic Material ( DOM ) ที่ทำให้น้ำมีสีเหลือง เกิด photodegradation ทำให้สลายตัวและน้ำมีสีเหลืองน้อยลง (Nina Corin 1999 )

5. Ultraviolet จากแสงสว่าง ช่วยฆ่าเชื้อโรคในตู้ปลาได้

6. ส่องให้ตู้ปลาเกิดความสวยงาม

หลายท่านเวลามาถามว่า ตู้ที่เลี้ยงปลาอย่างเดียว จำเป็นต้องให้แสงสว่างไหม ด้วยเหตุผลข้อ 2,4 และ 5 ผมจะตอบว่า ควรให้ครับ และควรให้มาก ๆ ด้วย แต่หากถามว่าต้องให้แสงสว่างมากเท่ากับการเลี้ยงพวกก้นตู้สังเคราะห์แสงไหม ก็ไม่ขนาดนั้นครับ แต่หากได้แสงดี ๆ มาก ๆ สุขภาพปลาของท่านย่อมดีกว่าแน่นอน

ใช้แสงสว่างกับก้นตู้หรือปะการังต่างๆ

การที่เราให้แสงสว่างในตู้เลี้ยงระบบนิเวศน์แนวปะการัง จุดประสงค์หลัก ก็คือ เพื่อทำให้สิ่งที่เราเลี้ยง สามารถดำรงอยู่ ( และอาจเพาะพันธุ์ต่อไป ) ได้ หลายคนคงเดยเดินตามร้านขายปลาและเขาแนะนำว่า ให้ซื้อหลอดฟลูออเรสเซนต์สีน้ำเงิน ( แอคตินิก ) สีแดงม่วง ( tri-tron ) มาใช้ 2-3 หลอด ก็เพียงพอ ปรากฏว่า เลี้ยงไป ๆ ทำไมก้นตู้มันดูไม่ค่อยบานหว่า แล้วก็ตายเอา ๆ

ดังนั้น ก่อนจะเข้าเรื่องว่าเราจะเลือกหลอดไฟอะไรให้ตู้ปลา เราควรมีพื้นฐานว่า จะเลือกอะไรดี

หากท่านได้เดินดูตามร้านขายหลอดไฟ สิ่งที่ท่านควรจะรู้เกี่ยวกับหลอดไฟ และความสว่างของแสงมีดังนี้

สีของไฟ

visible_spectrum_waves_big

light color และความยาวคลื่นแสง wave length – แสง ( Visible Light )

เป็นคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าชนิดหนึ่งที่ตามองเห็นได้ มีความยาวคลื่น

ตั้งแต่ 400 ( ม่วง ) – 700 (แดง ) นาโนเมตร

ขณะที่ถ้าความยาวคลื่นทีน้อยกว่า 400 nm จัดอยู่ใน ultraviolet = เหนือม่วง และ มากกว่า 700 nm จัดอยู่ใน infrared = ใต้แดง

อุณหภูมิสี Correlated Color Temperature ( CCT )

555429686_678

อุณหภูมิสี บ่งบอกค่า เป็น K หรือ Kelvin

ทฤษฏีนี้ เป็นการวัดการกระจายแสงของวัตถุสีดำ black body ในจินตนาการทางฟิสิกส์ ที่ถูกทำให้ร้อน เมื่อร้อนช่วงแรก ๆ จะปลดปล่อยแสงที่อยู่ช่วงความเข้มแสงสีแดงซะมาก แล้วเปลี่ยนเป็นสีส้ม เหลือง ….ไปจนถึงน้ำเงิน (ท่านผู้อ่านลองนึกถึงขดลวดเตาไฟฟ้าดูครับ เวลาเย็นจะสีดำ เมื่อเริ่มร้อนจะสีแดง )

หลอดที่มีอุณหภูมิสีต่ำ 4000 K จึงดูออกแสงสีส้ม และจะถูกเรียกว่า warm light

หลอดที่มีอุณหภูมิสีสูง ๆ จะดูมีสีน้ำเงิน ( Cool light )

ความเข้มของแสง Light Intensity สามารถวัดได้หลายค่า เช่น แรงเทียน lumen lux

แรงเทียน หรือ candle power มีหน่วยเป็น cd หรือ candle 1 cd

หมายถึง เมื่อเราเอาแหล่งกำเนิดแสง มาวางไว้ที่กลางวัตถุทรงกลม มีรัศมี 1 ฟุต ในพื้นที่ 1 ตารางฟุตนั้น จะวัดความสว่างได้เท่ากับ 1 ฟุต-แคนเดิล ( 1 fc or หรือเท่ากับ 1 lumen/ ft2 ) อาจเรียกย่อว่า 1 lumen (lm) นั่นคือ ในพื้นที่ทรงกลม 1 ตารางฟุต จะมีเส้นแสงมาตก 1 เส้น หรือ 1 lumen

Lumen

เป็นการวัด flux หรือ ว่ามีพลังงานแสงออกมาจากแหล่งกำเนิดนั้น ๆ เท่าไหร่ ในเวลาหนึ่ง ๆ ( วัดเฉพาะแสงช่วงสายตามองเห็น ไม่ใช่พลังงานทั้งหมด )

Lux

เป็นการวัด illumination หรือ ความส่องสว่าง

การที่มีค่า Lux มากหรือตู้มีแสงสว่างจ้ามากๆนั้นอาจไม่ก่อให้เกิดการสังเคราห์แสงก็ได้หากหลอดที่ใช้มีคลื่นแสงที่ไม่เหมาะสม

ดังนั้นการดูด้วยตาเปล่าไม่สามารถบอกได้ว่าหลอดนี้เหมาะกับการเลี้ยงปะการังหรือไม่ จึงจำเป็นที่จะต้องอ่านค่า Spectrum จากข้างหลอดที่ผู้ผลิตเขียนมา

เมื่อทราบเกี่ยวกับ คุณสมบัติของความสว่างหลอดไฟ คร่าว ๆ แล้ว เราก็มาดูว่าสิ่งที่เราเลี้ยงอยู่นั่นต้องการแสงแบบไหน จะได้ให้ตรงกับสิ่งที่เราเลี้ยงต้องการจริง ๆ

ในธรรมชาติ สาหร่าย และ สิ่งมีชีวิตต่าง ๆ จะใช้รงควัตถุ ในการดูดซับ photon ของแสงมาเป็นพลังงานในการสังเคราะห์แสง รงควัตถุแต่ละชนิด ก็มีความสามารถในการดูดซับแสงแต่ละความยาวคลื่น ( สีสเปกตรัม ) ไม่เท่ากัน แล้วจึงส่งผ่านพลังงานของแสงไปยังระบบการสังเคราะห์แสงอีกที

หมายเหตุ: แสงที่มีความเข้มข้นสูงมากเกินไป อาจทำให้เกิดการยับยั้งกระบวนการสังเคราะห์แสงได้

spectrum_h52

ตัวอย่างรงควัตถุที่ใช้สำหรับดูดกลืนแสง ในสิ่งมีชีวิต

Chlorophyll a จะดูดซับแสงได้ดีที่ 420 และ 660 นาโนเมตร

Chlorophyll b จะดูดซับแสงได้ดีที่ 435 และ 643 นาโนเมตร

Chlorophyll c จะดูดซับแสงได้ดีที่ 445 และ 465 นาโนเมตร

Chlorophyll d จะดูดซับแสงได้ดีที่ 450 และ 690 นาโนเมตร

Beta carotene จะดูดซับแสงได้ดีที่ 425 , 450 และ 480 นาโนเมตร

Alpha carotene จะดูดซับแสงได้ดีที่ 420 , 440 และ 470 นาโนเมตร

Luteol จะดูดซับแสงได้ดีที่ 425 , 445 และ 475 นาโนเมตร

Phycoerythrins จะดูดซับแสงได้ดีที่ 490 , 546 และ 576 นาโนเมตร

Phycocyanins จะดูดซับแสงได้ดีที่ 618 นาโนเมตร

Allophycocyanin จะดูดซับแสงได้ดีที่ 650 นาโนเมตร

หากเรารู้ว่าสีของแสงช่วงความยาวคลื่นใดถูกใช้มาก เราก็สามารถออกแบบของหลอดไฟที่เราจะเลือกใช้สำหรับการสังเคราะห์แสงให้เหมาะสมกับชนิดพันธุ์ของสาหร่าย zooxanthellae ในปะการัง

เมื่อเรารู้แล้วว่าแสงช่วงความยาวคลื่นใด เป็นแสงที่ทำให้เกิดการสังเคราะห์แสงขึ้น จึงกำหนดออกมาว่า ปริมาณแสงช่วงที่ความยาวคลื่น 400-700 nanometer ( บางตำราบอกที่ 300-720 nm )10 เราเรียกว่า PAR (Photosynthetically Active Radiation ) โดยจะวัดพลังงานแสงทั้งหมดของทุกแหล่งกำเนิดแสงที่ตกกระทบบนพื้นที่ผิว แต่ขณะที่ lumen จะวัดเป็นแสงที่ออกจากแหล่งกำเนิดเดียว

หลังจากรู้พื้นฐานคร่าว ๆ ของหลอดไฟแล้ว เราก็มาดูกันว่า เราจะเลือกใช้การให้แสงสว่างอย่างไรแก่ตู้ปลาทางเลือกของการใช้แสงสว่างกับตู้ปลา

1. แสงอาทิตย์

2. หลอดฟลูออเรสเซนต์, T5HO

3. หลอดเมทัลฮาไลด์

4. หลอด LED

การจะเลือกแหล่งกำเนิดแสง  ประเภทใด  อย่างที่ผมเกริ่นให้ตั้งแต่ต้น นั่นคือ เราควรจะหาหลอดที่มีค่า  PAR  มากกว่าหลอดที่ให้แสงมาก  แต่ได้คลื่นแสงไม่ตรงกับที่ต้องการ  ผมจะตัดตัวเลือก 5-6-7 ออกเนื่องจากเป็นหลอดที่ไม่นิยมใช้ในตู้ปะการัง นอกจากจะให้สีไม่สวยแล้ว ยังได้แสงในช่วงความยาวคลื่นที่ไม่มีความจำเป็น  จึงเหลือแต่ตัวเลือกข้อ 1-2-3-4 เท่านั้น ผมจะพูดถึงข้อดีและข้อเสียของแหล่งกำเนิดแสงทั้ง 4 ก่อน โดยที่ยังไม่ได้กล่าวถึงแสงค่า  PAR นะครับ

แหล่งกำเนิดแสง

ข้อดี

ข้อเสีย

แสงอาทิตย์ ประหยัด  ได้แสงปริมาณมากไม่ต้องซื้อหาที่ไหน  อุณหภูมิร้อนขึ้น   ไม่สามารถกำหนดเวลาที่จะเปิดปิดได้   มีแสง  UV
หลอดฟลูออเรสเซนต์ ราคาไม่แพง  หาง่าย  อุณหภูมิไม่สูงนัก กินไฟไม่มาก  มีหลายสีให้เลือก  หาซื้อง่าย แต่หากหาหลอดจำเพาะ ก็ลำบากหน่อย ได้แสงน้อย  ค่าสีสเปกตรัมเสื่อมบ่อย ต้องเปลี่ยนหลอดบ่อย
หลอดเมทัลฮาไลด์ ให้ความสว่างมาก  เลือกอุณหภูมิสีได้ กินไฟมาก  ราคาเริ่มต้นสูง  มีปัญหาอุณหภูมิ   มีแสง  UV  ไม่ขายตามร้านทั่วไป
หลอด LED มีอายุการใช้งานยาวนานไม่ต้องเปลี่ยนหลอดบ่อยบาง Brand สามารถตั้งค่าแสงได้ตามใจชอบไม่ทำให้อุณหภูมิในตู้สูงขึ้น

ประหยัดไฟ

ราคาต่อโคมค่อนข้างสูงมากหากประกอบเองมักได้หลอดที่มีคลื่นแสงไม่เหมาะสมในการเลี้ยงปะการังผู้ผลิตบางรายไม่มีหลอด UV มาให้ทำให้ไม่มีคลื่นแสง UV

หากท่านใช้หลอด Metal Halide ก็อาจดูตามความสูงของตู้ได้ ค่าที่เขียนไว้สำหรับตู้ที่ต้องการแสงปานกลาง คือ

MH 150 watt เข้ากับตู้ลึกไม่เกิน 18 นิ้ว

MH 250 wattลึก 18 ถึง 24 นิ้ว

MH 400 wattลึก มากกว่า 24 นิ้ว

ถ้าตู้ที่ปะการังต้องการใช้ไฟแรง ๆ ท่านก็สามารถนำ MH 400 Watt มาเปิดได้แม้ในตู้ที่ลึก 18 นิ้ว

ตัวอย่างเช่น คุณมี ตู้ 36-16-18 นิ้ว คุณจะมีปริมาตรน้ำ ประมาณ 160 ลิตร หรือประมาณ 42 US gallon คุณควรจะใช้ไฟ 4 x 42 = 168 watt หรือเลี้ยงเขากวาง ก็ใช้ไฟ 8 x 42 = 334 watt

นั่นคือ ถ้าหากจะเลี้ยงพวกใช้แสงปานกลาง ( เช่น สมอง Favia sp. , Favite sp. ) คุณสามารถเลือกใช้หลอดฟลูออเรสเซนต์ขนาดปกติ ( Normal Output ) 40 watt เป็นจำนวน 4 หลอด แต่เอาเข้าจริงหลอด 40 watt ยาวเกินตู้ครับ ผมเองเลยเปลี่ยนใช้ 30 watt 4 หลอด แล้วเอามาติด reflector (จะพูดถึงต่อไป ) แล้ววางมันไว้แถวกึ่งกลางผิวน้ำใกล้ ๆ หลอดเอา ถึงจะเลี้ยงพวกเค้าให้ สดชื่นและเติบโตได้ดี หรือถ้าเลี้ยงเขากวาง ก็ใช้หลอดเมทัล 400 W อันเดียว หรือ 150 W 2 อันก็ได้

SunPower  1 500

พอใช้หลอดฟลูออเรสเซนต์ เรื่องอุณหภูมิ ไม่เท่าไหร่ครับ แต่ผมก็พบกับอีก 3 ปัญหาใหญ่

1. พื้นที่ ๆ เราจะยุ่งกะตู้น้อยลง เนื่องจากมีหลอดไฟวางเกะกะเต็มไปหมด (เพื่อที่จะวางหลอดให้ได้มาก ๆจึงไม่ใช้โคม PVC ) ทำให้เราขี้เกียจดูแลตู้ไปโดยปริยาย

2. ขี้เกลือน้ำเค็มจับที่หลอดบ่อย ทำให้ความเข้มแสงลดลง แล้วยังไฟดูด บ่อยอีกด้วย ต้องคอยหยิบออกมาขัด

3. ค่าของความเข้มแสง และสี หลอดฟลู เสื่อมเร็วมาก ผมใช้ ๆ ไป ราว ๆ 3 เดือนก็ต้องเปลี่ยนแระ แถมบางทียังทู่ซี้ใช้ต่อก่อน จนได้เกือบปี ก็ไปอยู่ดี

spectra_bottom

MH ดีแต่ร้อนมาก

ด้วย 3 ข้อนี้ ผมก็ลองเปลี่ยนมาใช้ Metal Halide 150 Watt หลอดเดียวดู วางห่างจากน้ำ 30 ซม.ปรากฏว่าเห็นผลเลยครับ ทุกอย่างบานขึ้นทันตาเห็นในไม่กี่ชั่วโมง แถมเราก็มีที่ว่างสำหรับดูแลตู้เพิ่มขึ้น ดู้ดูสว่างขึ้นและสุขภาพดีขึ้นกว่าเดิม

แต่ทุกอย่างก็มีข้อด้อยครับ อุณหภูมิตู้ผมเพิ่มขึ้นมาอีก 2 องศา เลยต้องเอาพัดลมเพิ่มขึ้นมาอีกตัว แถมค่าไฟก็พุ่งขึ้นอีกเป็นร้อยเหมือนกัน

สำหรับมือใหม่

ผมไม่แปลกใจหรอกครับ ที่นักเลี้ยงตู้ทะเลหน้าใหม่หลายราย ซื้อแล้วก็ตามคนขาย คือ หลอดไฟ 2 หลอด อันนึงเป็นหลอด daylight อีกหลอดเป็น แอคตินิค เอามาเลี้ยง ๆ แล้วตัวที่ซื้อมาก็เล็กลง ๆ ๆ ส่วนนึงเป็นเพราะ อาหาร ( แสงสว่าง ) ไม่พอครับ ในที่นี้ ผมจึงอยากบอกทุกท่านว่า หลอดฟลูสามารถใช้เลี้ยงปะการังได้ หากให้ได้มากพอ

ในต่างประเทศ หลอดฟลูชนิดปกติหรือ NO ( Normal Output) มักให้แสงที่น้อย และทำให้เกิดความเกะกะ ขอจำนวนหลอด เค้าจึงเปลี่ยนมาใช้หลอดที่ให้แสงมากกว่า หรือ High Output ( HO) ไม่ค่อยเหลือแล้วหละครับ และ หลอดที่ให้แสงจัดเป็นพิเศษ ( Very High Output = VHO ) กัน ทำให้ได้ค่าของแสงสูงกว่าในปริมาณที่น้อยกว่า หลอดทั้ง 2 ชนิดนี้หาซื้อยากครับ แต่ในเมืองไทย มีหลอดที่ใกล้เคียงกับ VHO ก็คือพวกหลอดตะเกียบประหยัดไฟไงครับ เหมามาหลาย ๆ หลอดใส่ให้เยอะ ๆ ก็สว่างดีครับ

SONY DSC

หลอด LED ที่กำลังเป็นที่นิยม เลี้ยงปะการังได้หรือไม่?

ช่วงหลังนี้กระแส LED มาแรงมากเนื่องจากเป็นไฟที่ใฝ่ฝันของนักเลี้ยงปลาหลายๆท่าน ในแง่ของเรื่อง

1. ไม่ต้องเปลี่ยนหลอด

2. กินไฟน้อย

3. ไม่ร้อน

3 เหตุผลนี้ทำให้หลายๆท่านเริ่มสนใจใน LED กันมากขึ้น แต่ทว่า LED ที่เป็นเส้นๆขายกันทั่วไปนั้นบางชนิดอาจมี Spectrum ที่ไม่เหมาะสมกับการสังเคราห์แสงของปะการังก็เป็นได้

แล้วเราจะทราบได้อย่างไรล่ะ

หากมี PAR Meter ก็จะสามารถเช็คได้หรืออาจจะตรวจสอบกับผู้ผลิตว่า คลื่นแสงเหมาะสมหรือไม่

LED ที่มีคลื่นแสงเหมาะสมและใช้เลี้ยงได้จริงในตอนนี้

Aqua illumination , AI Vega , Ai Sol , Ai Hydra , Ai Hydra 52

Ecotech Radion

Sunledking LED

ภาพคลื่นแสงที่วัดจาก Ai Hydra 52

เปิด 100% บริเวณผิวน้ำที่ยกห่างจากตู้ 13″

100percent52

จะเห็นว่าค่า PAR สูงมากถึง 600+ เป็นค่าที่ปะการังสามารถนำไปสังเคราะห์แสงได้

และมีค่า LUX มากถึง 22000+ นั่นคือค่าความสว่าง

ลองดู Spectrum จะเห็นว่ามีคลื่นแสงช่วง 420-475 นาโนเมตร ค่อนข้างสูงมากเลยทีเดียว นอกจากนั้นแล้วช่วง 650 นาโนเมตรก็สูงเช่นกัน

เส้นสีเทาเป็นเส้นที่วัดจากโคม

เส้นสีรุ้งเป็นเส้นที่บ่งบอกคลื่นแสงที่ปะการังใช้สังเคราะห์แสงได้

ตารางเปรียบเทียบความสว่างของตัวอย่างหลอดไฟแบบต่าง ๆ ที่ใช้กัน

(หลอดไฟต่างยี่ห้อ ก็ให้แสงไม่เท่ากันนะครับ ค่า PAR ที่เห็นอาจต่ำกว่าที่ต้องการ เนื่องจากเกิดจากการคำนวนตามข้อมูลของ flux กับแต่ละ spectrum ไม่ได้เป็นค่าที่วัดจริง ๆ ดูเป็นแนวทางพอนะ)

ชนิดของหลอด   Watt Consumption rated  lumen Lumen/watt PAR  µE/s PAR /watt
Normal Output 40 2250 56.25 40.5 1.01
High  output 54 5000 92.59 72.2 1.31
Very High Output 115 7500 65.22 105 0.916
Power  compact 96 8100 84.37 117 1.22
PL 55 3800 69.09 62.8 1.14
MH 150 12000 80 199 1.33
MH 250 23000 92 310 1.25

คลื่นแสง UV ? กับปะการัง

คลื่นแสงที่กล่าวมาทั้งหมดนี้เป็นคลื่นที่จำเป็นแก่การให้พนังงานกับปะการัง

มีคลื่นแสงบางประเภทที่ช่วยทำให้เกิดสีของปะการังขึ้นอย่างคลื่นแสง UV ที่จะพูดถึงในบทความหน้าครับ