Beleuchtung im bepflanzten Aquarium

Es gibt viele Missverständnisse rund um die Lichtansprüche eines bepflanzten Aquariums. Das sorgt für endlosen Ärger bei Aquarianern, die sogenannten Regeln folgen, ohne die grundlegenden Prinzipien der Pflanzenphysiologie und Photosynthese zu verstehen. Aquarianern wird meist geraten, „so viel Licht wie möglich“ zu verwenden oder „die minderwertige Serienbeleuchtung, die mit dem Becken geliefert wurde, gegen hellere, schickere Lampen aufzurüsten“. Leider endet das meist in einem algenverseuchten Becken und/oder der völligen Vernichtung teurer Pflanzen.

Aquarianern wurden außerdem willkürliche Regeln wie Watt pro Gallone (WPG) beigebracht, sowie die Vorstellung, dass manche Pflanzen für ihr Gedeihen einen höheren WPG-Wert benötigen. Webseiten, die Pflanzen verkaufen, listen oft „Lichtansprüche“ für die jeweilige Art auf. Eine weitere beliebte, willkürliche „Regel“ besagt, dass die optimale Farbtemperatur 6500K betrage.

Keine dieser „Anforderungen“ oder willkürlichen „Regeln“ hat irgendeine Gültigkeit, besonders wenn sie losgelöst vom CO2-Bedarf der Pflanzen befolgt werden. So wurden Aquarianer jahrelang im Kreis geführt, in dem vergeblichen Versuch, ihren Pflanzen „optimales“ Licht zu bieten, während sie dabei stets den wichtigsten Aspekt der Pflanzenpflege außer Acht ließen. Dieser Artikel soll mit den gängigen Mythen über Beleuchtung im Zusammenhang mit der Pflanzengesundheit aufräumen.

Was ist Licht, und wie nutzen Pflanzen es?

Aquarianer gehen automatisch davon aus, dass Licht einfach auf die Pflanze scheint und diese allein durch diese Bestrahlung wächst. Im Freien beobachten wir zum Beispiel, dass Pflanzen im Schatten weniger kräftig wirken als solche in voller Sonne. Daraus wird geschlossen, dass mehr Licht immer besser sei und dass eine kränklich wirkende Pflanze zwangsläufig an zu wenig Licht leidet.

Die Wahrheit ist eine weitaus kompliziertere Geschichte. Pflanzenblätter funktionieren tatsächlich sehr ähnlich wie eine Fotodiode: Licht, das auf die Platte trifft, regt das Material an und löst Elektronen heraus. Das Element im Blatt, das diese Elektronen enthält, ist das Chlorophyll-Molekül.

Licht selbst ist eine rätselhafte Energieform, die sich zugleich wie eine Welle (etwa eine Meereswelle) und wie ein Teilchen, also ein Geschoss, verhält. Der Einfachheit halber kann man es sich wie eine schwingende Stimmgabel vorstellen, die aus einer Kanone abgefeuert wurde. Trifft die Stimmgabel auf ein anderes Objekt, überträgt sie Energie nicht nur durch ihre Bewegung als Geschoss, sondern auch durch die Energie ihrer Schwingung.

Milliarden über Milliarden dieser Geschosse, bekannt als „Photonen“, bewegen sich durch den Raum. Beim Aufprall auf andere Objekte werden sie vernichtet, doch die Energie ihrer Schwingung wird auf das Objekt übertragen, mit dem sie kollidieren. Treffen sie das Chlorophyll im genau richtigen Winkel und an genau der richtigen Stelle, wird die Energie des Photons auf Elektronen übertragen, die vom Chlorophyll gefangen gehalten werden. Diese Elektronen können daraufhin entweichen und werden von anderen Proteinen aufgefangen, die sie zur Herstellung weiterer Verbindungen nutzen. Es können Tausende einzelner Proteine sein, die diese Elektronen auffangen und weitergeben – ähnlich wie eine Kette von Freiwilligen Sandsäcke weiterreicht, um am Ende der Kette einen provisorischen Damm zu bauen.

Am Ende dieser Kette im Blatt wird jedoch kein Damm errichtet – stattdessen werden die Elektronen genutzt, um den Kohlenstoff aus dem Kohlendioxid zu lösen, ihn mit Wasser zu verbinden, und das Endprodukt ist eine Art Zucker, der leicht in Glukose umgewandelt werden kann. Die Glukose versorgt jede einzelne Zelle der gesamten Pflanze.

Pflanzen wachsen also aufgrund der Nahrung, die sie selbst herstellen können. Licht ist dabei nur eine Komponente dieses Prozesses der Nahrungsherstellung. Wasser, CO2 und Nährstoffe wie Phosphat und Nitrat werden ebenfalls benötigt, um die Zuckerproduktion abzuschließen.

Wenn wir uns also nur auf das Licht konzentrieren und die Bedeutung aller anderen wichtigen Zutaten ignorieren, kann der Zucker nicht richtig hergestellt werden, und die Pflanze verhungert. Man stelle sich die Dammbauer vor, die Sandsäcke von einer Person zur nächsten weiterreichen. Nun stelle man sich vor, es gibt mehr Sandsäcke, als jede Person tragen kann. Das Ergebnis: Sandsäcke fallen herunter, vielleicht der nächsten Person auf die Füße, was deren Effizienz und die der nächsten Person mindert. Steigt die Zahl der Sandsäcke innerhalb kurzer Zeit über das hinaus, was jede Person in der Kette bewältigen kann, entsteht Chaos. Genau das passiert in Becken mit zu viel Licht: Die Elektronen (die Sandsäcke) verstreuen sich und schädigen die gesamte Kette von Vorgängen.

Was ist die Alternative zu WPG, und wie steuert man das Licht?

Bleiben wir bei der Geschoss-Analogie, so besteht das grundlegendste Maß für Lichtenergie schlicht darin, zu zählen, wie viele Geschosse innerhalb einer bestimmten Zeit eine bestimmte Fläche durchqueren. Wie viele Kanonenkugeln treffen pro Stunde die Mauer einer belagerten Burg? In unserem Fall nennt sich dieses Maß Photosynthetisch Aktive Strahlung, bekannt unter dem Kürzel PAR.

PAR sagt uns genau, wie viele Photonen-Geschosse jede Sekunde einen Quadratzentimeter durchqueren. Da die Photonenteilchen so winzig sind und sich so schnell bewegen, ist der Messwert meist eine gewaltige Zahl – in der Größenordnung von 1 Milliarde Milliarden Kanonenkugeln, die jede Sekunde ein 1x1-Zentimeter-Quadrat durchqueren. Diese Zahl, eine Milliarde Milliarden, ist kaum vorstellbar, weshalb man ihr einen handlicheren Namen gegeben hat: „Mikromol“. So spricht man nun leichter von 10 Mikromol oder 20 Mikromol, statt von etwas Umständlichem wie „zwei Komma null mal zehn hoch achtzehn pro Quadratzentimeter und Sekunde“.

Schaltet man in einem dunklen Raum eine Taschenlampe ein, zeigt sich: Eine Hand, die nur einen Zoll von der Linse entfernt im Lichtstrahl gehalten wird, ist hell beleuchtet, doch schon einige Fuß entfernt nimmt die Intensität rasch ab, da sich die Photonen auf eine größere Fläche verteilen. Misst man den PAR-Wert genau, stellt man fest: Verdoppelt sich der Abstand zur Lampe, sinkt der PAR-Wert an dieser doppelten Distanz auf nur ein Viertel des ursprünglichen Werts. Bei dreifachem Abstand ist der PAR-Wert bereits auf ein Neuntel (1/9^tel) gesunken. Dieser Abfall wird als „umgekehrtes Quadratgesetz“ bezeichnet und ist eine sehr nützliche und verlässliche Regel.

Es gibt Gründe, warum die WPG-Faustregel so viel Unheil anrichten kann. Erstens haben nicht alle Leuchtmitteltypen die gleiche Intensität. Eine T5-Röhre ist heller als eine T8-Röhre. LEDs haben unterschiedliche Wattzahlen und sind in verschiedenen Cluster-Gruppen angeordnet, wodurch die Regel kaum sinnvoll anzuwenden ist. Zweitens hat WPG wegen des umgekehrten Quadratgesetzes nur eine sehr begrenzte Aussagekraft. Bei bestimmten Becken, etwa einem mittelgroßen Becken von rund 30 Gallonen, mag ein bestimmter WPG-Wert nützlich sein – doch ändert sich die Beckengröße, verändert sich der Abstand zur Lampe bei größerem oder kleinerem Volumen nicht proportional. Was also, wenn sich die Beckengröße verdoppelt? Der vertikale Abstand zur Lampe verdoppelt sich nicht, sodass der Lichtabfall nicht proportional ist – die WPG-Regel verlangt dennoch eine Verdopplung der Wattzahl. In großen bis sehr großen Becken kann das Befolgen der WPG-Regel daher katastrophal sein.

Eine weitaus sinnvollere Faustregel wurde auf Basis der verlässlicheren PAR-Messung entwickelt. Leider ist sie keine einfache Regel. PAR-Messungen wurden mit typischen Leuchtmitteltypen durchgeführt und die Werte in Abhängigkeit vom Abstand zur Lampe grafisch dargestellt. Grob zusammengefasst:

Die Zone „Low Light“ (schwaches Licht) ist definiert als ausreichende Beleuchtung, bei der auf Bodengrundhöhe weniger als 50 Mikromol gemessen werden.

Die Zone „Medium Light“ (mittleres Licht) ist definiert als ausreichende Beleuchtung, bei der auf Bodengrundhöhe zwischen 50 und 75 Mikromol gemessen werden.

Die Zone „High Light“ (starkes Licht) umfasst alles über 75 Mikromol, gemessen auf Bodengrundhöhe.

Becken ohne jegliche CO2-Anreicherung, also ohne Gaseinleitung und ohne Dosierung von Flüssigkohlenstoff, fahren gut damit, sich an die Low-Light-Zone zu halten. CO2-versorgte Becken sollten in der Low-Light-Zone gestartet werden, und wenn sich nach einigen Wochen zeigt, dass CO2, Strömung/Verteilung und Nährstoffversorgung ausreichend sind, kann das Licht erhöht werden.

Was Aquarianer sich stets vor Augen halten sollten: Es besteht kein Zusammenhang zwischen der Lichtmenge und der Gesundheit der Pflanze. Es gibt viele gesunde, mit CO2 oder Flüssigkohlenstoff versorgte Becken, die mit wenig Licht auskommen. Ein solches Becken ist DEUTLICH leichter zu pflegen, und Algenblüten treten viel seltener auf. Die Folge von viel Licht ist, dass sowohl die Wachstumsrate der Pflanzen als auch die der Algen steigt. Wachstumsrate ist jedoch nicht gleichbedeutend mit Gesundheit. Becken mit viel Licht, aber unzureichender CO2- oder Nährstoffversorgung können Pflanzen hervorbringen, die zwar schnell wachsen, jedoch Algen aufweisen oder andere gesundheitliche Probleme haben.

Für Neulinge, Anfänger und selbst für erfahrenere Aquarianer gilt: Wird ein Becken als Komplettpaket mit serienmäßiger Beleuchtung gekauft, ist es die denkbar schlechteste Entscheidung, gleich über ein „Upgrade“ der Beleuchtung nachzudenken. Das ist immer der Anfang allen Ärgers. Aquarianern wird geraten, zunächst zu lernen, Pflanzen mit der serienmäßigen oder schwachen Beleuchtung zu kultivieren – unabhängig davon, ob CO2 oder Flüssigkohlenstoff zugesetzt wird. Wer nach gewisser Erfahrung schnelleres Wachstum wünscht, kann die Intensität erhöhen, geht damit aber stets das Risiko ein, die Pflanzengesundheit zu verschlechtern, wenn nicht ZUERST die anderen Faktoren berücksichtigt wurden.

Und was ist mit Kelvin und Spektrum?

Der wohl zweitschlechteste Ratschlag zum Thema Beleuchtung lautet, Pflanzen bräuchten 6500K, um optimal gesund zu sein. Dieser Mythos hält sich scheinbar ewig, denn die Farbtemperatur der Sonne liegt bekanntlich bei etwa 6000K-6500K, weshalb natürlich jeder annimmt, dies müsse die perfekte „Qualität“ des Lichts sein. Anbieter drücken ahnungslosen Aquarianern „spezielle Pflanzenlampen“ zu überzogenen Preisen auf. Um ehrlich zu sein, bekommen kaum Wasserpflanzen jemals volles Mittagssonnenspektrum zu Gesicht, da sie im Schatten des Blätterdachs und unter trübem Wasser in den Regenwäldern dieser Welt wachsen – wodurch der Wert von Farbtemperatur oder Vollspektrum ohnehin bedeutungslos wird. Zudem kommt keine Lampe auch nur annähernd an die spektrale Verteilung der Sonne heran. Ein paar Spitzen in ein paar schmalen Bändern kommen der Sonne in keiner Weise nahe. Der Begriff „Vollspektrum“ ist lediglich ein weiterer Marketingbegriff, um Kunden anzulocken. Legt man ein Dutzend verschiedener Lampenmarken nebeneinander, die alle 6500K versprechen, würden sie allesamt unterschiedliche Farben zeigen – keine Lampe ist also tatsächlich 6500K. Liest man die Kelvin-Angabe auf einer Lampe, sollte man die Zahl eher wie eine Modellbezeichnung behandeln als ihr einen wissenschaftlichen Wert beizumessen.

Eine Leuchtstoffröhre aus dem Baumarkt lässt Pflanzen genauso gut wachsen wie eine spezielle Pflanzenlampe. Es gibt keinen wirklichen Leistungsunterschied, sofern der Röhrentyp und die Wattzahl gleich sind. Pflanzen passen sich automatisch an ihre Umgebung an, indem sie Pigmente bilden, die auf das verfügbare Spektrum reagieren. Eine Lampe aus dem B&Q, aus dem Home Depot oder aus einem beliebigen Baumarkt in der Nachbarschaft erfüllt daher genau denselben Zweck, ganz gleich, welches Spektrum sie hat. Der Unterschied besteht lediglich darin, dass dem Aquarianer der Farbeindruck der B&Q-Lampe vielleicht nicht gefällt. Kelvin-Angaben und andere Farbparameter sollten deshalb ausschließlich im Hinblick auf ihre emotionale Wirkung auf den Betrachter betrachtet werden. Ähnlich verhält es sich etwa beim Metzger: Die Lampen, mit denen dort das Fleisch beleuchtet wird, haben meist einen Rotanteil. Das lässt das Fleisch appetitlicher wirken. Es ist eine Illusion, aber Metzger kennen diesen Trick sehr genau und würden nur selten eine stark blau- oder grünlastige Lampe wählen, da dies dem Fleisch optisch schaden würde.

Farben sollten wie ein Pinsel eingesetzt werden, um Stimmungen im Becken zu malen. Werden mehrere Lampen verwendet, lässt sich morgendliches Licht mit Rot- und Orangetönen simulieren und später am Tag zu bläulicheren Tönen wechseln. Es ist niemals nötig, die über dem Becken verwendeten Farben aufgrund der irrigen Vorstellung einzuschränken, Pflanzen kämen mit keinem anderen Kelvin-Wert als 6500K zurecht. Das gehört eindeutig ins Reich der Fantasie.

Und was ist mit LEDs?

Je preislich vernünftiger LED-Einheiten werden, desto besser wird die Verfügbarkeit und desto mehr Funktionen gibt es. Bastler können Rohmaterialien beziehen und ihre eigenen Leuchten verkabeln. Die wichtigste Eigenschaft in der LED-Welt ist die Möglichkeit, das Modul von 0 % bis 100 % Intensität zu dimmen. Das ist tatsächlich weitaus wertvoller als die schiere PAR-Leistung der Einheit, die ohnehin meist zu hoch ausfällt. Dimmen ermöglicht maximale Kontrolle, was gleichbedeutend mit Algenkontrolle ist. Ein weiteres großartiges Merkmal der High-End-Geräte, das sich zunehmend auch bei günstigeren Modellen findet, ist die Verfügbarkeit mehrerer Farbdioden in Kombination mit Programmierbarkeit. Wie bereits erwähnt, ist dies ein gestalterisches Merkmal, und sobald Menschen aus ihrer 6500K-Hypnose erwachen, werden sie den wahren Wert der Farbe erkennen. Fische und andere Tiere lassen sich damit farbenprächtiger erscheinen lassen. Beliebte Leuchtstoffröhren können mit der richtigen Mischung aus RGB und CYMK nachgebildet werden.

Die Frage, ob Pflanzen mit LED wachsen können, sollte inzwischen geklärt sein. Auch hier gilt: Wichtigere Faktoren bei einem LED-Design sind Steuerbarkeit, Ästhetik, Zuverlässigkeit und Ähnliches.

Beleuchtungsdauer (Fotoperiode)

Pflanzen benötigen selten mehr als etwa 8 bis 9 Stunden Licht. Eine längere Fotoperiode begünstigt lediglich Algenwachstum. Es empfiehlt sich immer, die Beleuchtung über eine Zeitschaltuhr zu steuern, und bei einem CO2-versorgten Becken sollte auch das Gas-Magnetventil eine eigene Zeitschaltuhr haben. Vergisst man, das Licht auszuschalten, kann dies für die Pflanzen gravierende Folgen haben.

Die Länge der Fotoperiode sollte stets im Zusammenhang mit der Intensität betrachtet werden. Wie bereits weiter oben erwähnt, richtet die Intensität den Schaden an – ist sie also übermäßig hoch, muss die Fotoperiode konsequent verkürzt werden, um den Schaden zu begrenzen. Ist die Beleuchtung hingegen zu schwach (was so gut wie NIE vorkommt), kann keine noch so lange Fotoperiode das ausgleichen.

Arbeitet der Aquarianer im Spätdienst, kann die Fotoperiode entsprechend verschoben werden, damit das Becken betrachtet werden kann, wenn er oder sie zu Hause ist. Pflanzen ist es gleichgültig, welche Tageszeit tatsächlich herrscht – wichtig ist nur, dass die Fotoperiode regelmäßig und konsistent ist.

Auswirkungen von indirektem oder direktem Sonnenlicht durch ein Fenster

Auch hier machen sich Aquarianer oft mehr Sorgen als nötig und deuten ihre Beobachtungen falsch. In einem CO2-versorgten Becken hat einfallendes Sonnenlicht keinerlei negative Auswirkungen, sofern CO2, Strömung, Verteilung, Nährstoffversorgung und Pflege stimmen. Der Aquarianer muss wegen eindringenden Sonnenlichts keine besonderen Vorkehrungen treffen. Führt einfallendes Sonnenlicht jedoch scheinbar zu irgendeiner Art von Algen, ist das ein deutliches Zeichen für ein grundlegenderes Problem im Becken, dem der Aquarianer anhand der zuvor genannten Faktoren nachgehen sollte. Am häufigsten tritt dabei Blaualgen (BGA) am unteren Rand der Frontscheibe auf, mitunter direkt unter dem Bodengrund. Schwarzes Klebeband kann das Licht blockieren, wirkt aber wenig ansehnlich. Alternativ lässt sich der Nitratgehalt erhöhen, um dem entgegenzuwirken.

Helfen Reflektoren?

Reflektoren an Röhrenleuchten, Kompaktleuchtstofflampen und dergleichen können die PAR-Leistung der Leuchte erhöhen. Je nach Bauart, Sauberkeit und Material liegen die Werte zwischen 10 % und 20 %. Wie bereits erwähnt: Leidet das Becken unter zu viel PAR, sind Reflektoren eher schädlich und sollten entfernt werden, damit sich das Becken erholen kann. Läuft das Becken hingegen gut, können Reflektoren als vorteilhaft angesehen werden.

Woran erkennt man zu viel PAR?

Da die Lichtintensität den Bedarf an allem anderen bestimmt, sind die Anzeichen für zu viel Licht vielfältig. Zu viel Licht erzeugt einen höheren Nährstoffbedarf, als manchmal gedeckt wird. Die Liste möglicher Nährstoffmängel ist lang und wird in einem eigenen Artikel behandelt. Zu viel Licht erzeugt außerdem einen höheren CO2-Bedarf, als geliefert wird. Das führt zu CO2-Mangel, der sich durch Schmelzen und Abfallen von Blättern, Verfall und Fäulnis, schwarze Flecken, braune Flecken, Einrollen oder andere Blattverformungen sowie Löcher in den Blättern zeigt. Hinzu kommen CO2-bedingte Algen wie Haaralgen oder andere Fadenalgen, Bartalgen (BBA) oder andere Rotalgenarten. Kieselalgen können nach einem Beleuchtungs-„Upgrade“ auftreten. Es ist durchaus möglich, dass die Beleuchtung so stark ist, dass sie ein derart hohes CO2-Niveau erfordert, dass es für die Tierwelt bereits toxisch wird.

Ist eine Siesta eine gute Idee?

Die Siesta wurde von einem Unternehmen propagiert, dessen Forschungsteam davon ausging: Da es in den Tropen häufig Regenschauer gibt, die die Sonne für einen beträchtlichen Teil des Tages verdecken, sei es demnach gut für Wasserpflanzen, das Licht in der Mitte des Tages auszuschalten. Es zeigt sich jedoch, dass kein nachgewiesener Zusammenhang zwischen Pflanzengesundheit und Siesta besteht. Je nach den übrigen Bedingungen im Becken verschlechterte sich die Pflanzengesundheit in vielen Fällen, in anderen Fällen verbesserte sie sich, und in den meisten Fällen gab es keinen Unterschied. Diese Streuung der Ergebnisse bedeutet im Grunde, dass im Becken andere Dinge geschahen, die nichts mit der Siesta zu tun hatten.

Gibt es die beste Lampe oder den besten Lampentyp?

Ja, die beste Lampe ist die, die das Becken für einen selbst am schönsten aussehen lässt und die einem das Leben nicht durch übertriebenes PAR zur Qual macht. Alles andere kann getrost außer Acht gelassen werden. Ob T5, T6, T8, T12, Halogenmetalldampf oder LED. Ob Leuchtbalken, Hängeleuchte oder Klemmleuchte mit Bogenarm. Pflanzen wachsen sogar unter Glühlicht. Es ist ihnen wirklich egal. Beim Kauf einer Beleuchtung wird Aquarianern geraten, sich zunächst um die wichtigeren Dinge zu kümmern, die den Erfolg sichern – etwa ausreichende Strömung/Filterleistung, einen guten Plan zur CO2-Lösung und -Verteilung, ein solides Düngekonzept sowie regelmäßige Wasserwechsel und Pflege. Sind all diese wichtigeren Elemente vorhanden, kann man jede Art von Beleuchtung in jeder Farbe und, bei entsprechender Sorgfalt, in jeder Intensität genießen.