Ramsch, B. & Sellner, B.R. 1997:  Was ist Licht? D. Aqu. u. Terr. Z. (DATZ) Sonderheft Aquarienpraxis Süßwasser.

von Burkhard Ramsch* und Beate R. Sellner*

Licht ist physikalisch gesprochen eine Vielfalt von Photonen („Lichtteilchen") mit unterschiedlichen Wellenlängen und unterschiedlicher Intensität (Energie). Bestimmte Wellenlängen nimmt der Mensch (und die meisten Tiere) als Farbeindrücke wahr. So nehmen wir Licht mit der Wellenlänge 660 nm (Millionstel Millimeter) als rot, mit 530 nm als grün und mit 420 als blau wahr. Licht mit einer Wellenlänge von über 780 nm sehen wir nicht mehr, sondern spüren es als Wärmestrahlen; man nennt es auch Infrarot (oder Ultrarot). Hat das Licht eine geringere Wellenlänge als 380 nm sehen wir es ebenfalls nicht mehr, sondern bekommen einen Sonnenbrand, wenn wir zu lange dieser Strahlung ausgesetzt sind. Dieses sogenannte Ultraviolett oder kurz UV wird in drei Abschnitt geteilt: UV A (380 bis 320 nm), UV B (320 bis 280 nm) und UV C (280 bis 200 nm).

Wie wird Licht gemacht?

• Um für Aquarien brauchbare Lichtquellen zu schaffen gibt es verschiedene Möglichkeiten.
• Bei Glühlampen wird durch einen Glühfaden ein elektrischen Strom geleitet, bis er aufgrund der inneren Reibung so heiß wird, dass er hell erglüht. Damit der Glühfaden nicht zu schnell zerstört wird, befindet sich im Inneren der Glühbirne kein Sauerstoff. Im Licht einer Glühlampe ist sehr viel der Infrarotstrahlung und nur sehr wenig der blauen Strahlung - das Licht ist rötlich. Unsere Augen gaukeln uns einen weißen Eindruck vor. Den Beweis sieht man, wenn in mit Glühlampen beleuchten Räumen fotografiert (ohne Blitzlicht) wird - die Fotos sind alle viel zu rot. In der Aquaristik sind Glühlampen nur als Orientierungslichter (Nachtbeleuchtung) oder zur Mondlichtsimulierung zu gebrauchen. Wenn bestimmte Gase (Halogene) in der Glühbirne eingeschlossen werden, kann mehr Strom durch den Glühfaden geleitet werden - der Faden wird heißer und leuchtet heller und blauer. Diese sogenannte Halogenlampen können als Zusatzbeleuchtung gut für Süßwasseraquarien eingesetzt werden. Sie schaffen schöne Lichteffekte z.B. als Spots. Als Hauptbeleuchtung bringen sie zu wenig Licht bzw. sind zu warm.
• Leuchtstoffröhren (im Volksmund Neonröhren genannt) haben im Innern des Glaskörpers ein stark verdünntes Gas. Von einem Ende zum anderen werden Elektronen mit einer hohen Spannung geleitet. Die Elektronen stoßen mit den Gasmolekülen zusammen und geben ihre Energie an sie weiter. Die Gasmoleküle - nun aufgeladen und als Ionen bezeichnet - brauchen diese Energie jedoch nicht und geben diese als Lichtenergie wieder ab. Die meiste abgegebene Strahlung ist aber im UV-Bereich. Um diese zum sehbaren Licht umzuwandeln, sind die Innenseiten der Glasröhren mit einer Leuchtschicht lackiert. Die Leuchtschicht wandelt die meisten UV-Strahlen in sichtbares Licht um. Die Zusammensetzung des eingeschlossenen Gases und die Art der Leuchtschicht beeinflusst letztendlich das Spektrum (Zusammensetzung) des produzierten Lichts.
• Ähnlich funktionieren HQL (Quecksilberdampfhochdrucklampen) und HQI-Lampen (Halogenmetalldampflampen). Der Unterschied liegt in der Art des eingeschlossenen Gases: bei diesen Lampen werden Quecksilber und andere Metalle so stark erhitzt, dass diese verdampfen. Die verdampften Metalle machen dann nichts anderes, als die Edelgase in den Leuchtstoffröhren. Weil das von den Metalldämpfen erzeugte Licht zum Teil ein sehr natürliches Spektrum aufweist, braucht man keine (gilt nur für HQI) Leuchtschichten an den Glaskörpern. Das von den HQI produzierte UV-Licht muss jedoch mit speziellen Glasscheiben ausgefiltert werden, um keinen Schaden anzurichten. Die HQL- und HQI-Lampen produzieren im Vergleich zu den Leuchtstofflampen wesentlich mehr Licht pro Leuchtfläche - das Licht ist intensiver.

Wie hell ist das Licht?

• Um zu messen, wie hell das Licht einer Lampe ist, muss man nur zählen, wie viele Photonen („Lichtteilchen") aus der Lampe herausströmen. Bestimmte Messgeräte messen den Lichtstrom mit der Einheit Lumen (Abkürzung: lm). Je heller eine Lampe ist, desto höher ist der Lichtstrom. Wie viel Licht nun im Aquarium ankommt, hängt unter anderen davon ab, wie weit die Lichtquelle vom Aquarium entfernt ist. Ist eine Lichtquelle weit entfernt erscheint sie dunkler, als wenn sie sehr nah ist. Deswegen wird die Beleuchtungsstärke auf eine Fläche bezogen: wie viel Licht kommt z.B. pro Quadratmeter Wasseroberfläche an. Die Einheit Lux (Abkürzung: lx) ist den meisten bekannt. Sie gibt das Verhältnis zwischen Lichtstrom und Fläche wieder: Beleuchtungsstärke = Lichtstrom / Fläche (für die Einheiten: E = lm / m²).
• Die Beleuchtungsstärken in der Natur liegen zwischen 0,2 lx (Vollmond) über 1.000-2.000 lx bei bedecktem Winterhimmel bis 100.000 lx sommertags. In den Tropen können mittags noch höhere Werte auftreten. Mit den sogenannten Lux-Metern kann man die Beleuchtungsstärke auch im/am Aquarium messen. Leider sind diese Geräte nicht ganz billig. Man muss bei der Messung beachten, dass die Beleuchtungsstärke quadratisch zum Abstand der Leuchtquelle abnimmt. Im Klartext: wird der Abstand zur Leuchte verdoppelt, sinkt die Beleuchtungsstärke auf ein Viertel.

Wie viel und welches Licht braucht mein Aquarium?

• Allgemein gesagt: je mehr Licht den Pflanzen zur Verfügung steht, desto schneller können sie wachsen. In der Natur haben sich verschiedene Pflanzen an unterschiedliche Beleuchtungsstärken angepasst. So gibt es Pflanzen an schattigen Standorten, die dort besser wachsen, als „sonnenhungrige" Pflanzen es am gleichen Standort tun. Dafür wachsen die Pflanzen von Sonnenstandorten dort besser als es die Schattenpflanzen dort tun.
• Im Aquarium gibt es ebenfalls Pflanzen, die lichthungrig sind oder eher ein Schattenleben führen. Die schnell wachsenden Stängelpflanzen brauchen viel Licht, die Rosettenpflanzen eher weniger - natürlich gibt es jede Menge Ausnahmen! In guten Pflanzenbücher gibt es Übersichten, welche Pflanzen wie viel Licht benötigen. Meist können gute Zoofachhändler ebenfalls weiterhelfen.
• Reine Fischaquarien zur Zucht oder zur Hälterung benötigen wenig Licht. Meist reicht eine Leuchtstoffröhre aus, damit man die Fischer überhaupt erkennt. In Zuchtaquarien ist eine sehr gedämpfte Beleuchtung von Vorteil, da die Jungfische im Dämmerlicht weniger scheu sind. - Fische benötigen keine helle Beleuchtung. So werden die meist pflanzenlosen Aquarien mit ostafrikanischen Buntbarschen gerade nur so beleuchtet, dass der Aquarianer seine Fische gut beobachten kann. Eine stärkere Beleuchtung ist meist wegen des Algenwachstums nicht erwünscht. Der Aquarianer sollte jedoch beachten, dass viele „Ostafrikaner" Weidegänger sind, d.h. die Fische ernähren sich von den auf Steine wachsenden Algen. Eine stärkere Beleuchtung kann daher indirekt von Vorteil sein.
• Gesellschaftsaquarien mit Pflanzen müssen besser beleuchtet werden. Die in den gebräuchlichen Abdeckungen eingebauten ein oder zwei Leuchtstoffröhren reichen nicht aus, um einen kräftigen Pflanzenwuchs zu erzeugen. Nur einige Schattenpflanzen (Schwachlichtpflanzen) können dort überleben. Meist endet ein Aquarium mit Standardabdeckung mit einem nicht attraktiven, fast pflanzenlosen Bassin. Als Notlösungen werden dann Plastikpflanzen eingesetzt, die außer ein paar Versteckmöglichkeiten nicht den geringsten biologischen Nutzen bieten. Die Wasserqualität in solchen Aquarien ist trotz Filtertechnik schlecht und lässt viele Fische frühzeitig sterben - Epidemien, die den gesamten Fischbestand dahinraffen, sind in solchen Aquarien keine Seltenheit. Die Beleuchtungsdauer zu verlängern, um den Pflanzen besseres Wachstum zu ermöglichen, bringt leider nichts.
• Über einem Aquarium, in dem Pflanzen gut und kräftig wachsen sollen, müssen Leuchtstoffröhren über die ganze Aquarienlänge und mit einem Abstand von ca. 5- bis 7 cm über die ganze Breite verteilt sein, um genügend Licht in das Becken zu bringen. Die Wärmeentwicklung der Lampen ist dann aber nicht mehr ganz ungefährlich. Eine Entlüftung (Ventilator) sollte - gerade in den heißen Sommermonaten - eingebaut sein.
• Pflanzen benötigen für ihr Wachstum verschiedene Wellenlänge; besonders die roten aber auch die blauen Anteile des Lichts sind lebensnotwendig. Grünes Licht wird gar nicht benötigt. Der grüne Anteil des Sonnenlichts wird von den Pflanzen reflektiert (zurückgeworfen) - daher erscheinen die (meisten) Pflanzen grün.
• Es gibt Leuchtstoffröhren mit verschiedenen „Lichtfarben", d.h. der Anteil der unterschiedlichen Wellenlängen variiert von Lampe zu Lampe. Für die Süßwasseraquaristik können die Tageslichtröhren („daylight", z.B. Osram Farbton 11), Röhren mit einem erhöhten Rotanteil (Warmtonlampen, z.B. Osram Farbton 31), Röhren mit einem etwas erhöhtem Blauanteil („weiß", z.B. Osram Farbton 21) und spezielle Pflanzenröhren (z.B. Gro-Lux) verwendet werden. Meist bringt die Kombination verschiedener Röhren den besten Erfolg, z.B. Farbton 11 und 21 oder 11 und Gro-Lux. Eine ausschließliche Beleuchtung mit Gro-Lux hat ungünstige Folgen (z.B. Blaualgen) und sieht nicht natürlich aus.
• Die Lebensdauer der Leuchtstoffröhren ist wesentlich längere, als die Benutzungsdauer. Im Laufe der Zeit nimmt der Lichtstrom rapide ab. Bei einigen Lampen ist nach 6 Monaten nur noch die Hälfte des Lichtstroms zu messen. Das menschliche Auge nimmt die Alterung der Lampe nicht wahr. Nur wenn eine alte Lampe direkt neben eine neuen leuchtet, sieht man den Unterschied. Leuchtstoffröhren sollten spätestens jedes Jahr - bei den üblichen Beleuchtungszeiten - ausgetauscht werden. Durch einen kleinen Trick kann die Alterung jedoch verringert werden. Wenn anstatt der herkömmlichen Vorschaltgeräte die elektronischen benutzt werden, können die Lampen um die Hälfte länger benutzt werden. Die elektronischen Vorschaltgeräte sind zwar teuerer, aber sie machen sich nach ca. 2-4 Jahren bezahlt, denn nicht nur die Lampen können länger betrieben werden, sondern sie verbrauchen auch weniger Strom.
• Bei Aquarien, die einen Wasserstand von mehr als 40 cm haben, reichen Leuchtstoffröhren nicht mehr aus. Die im Handel erhältlichen HQL und HQI-Leuchten sind bei hohen Wasserständen die einzige Möglichkeit, den Pflanzen genügend viel Licht zu spenden. Sowohl HQL als auch HQI bieten sich für offene Aquarien (ohne Abdeckung) an. In einer Abdeckung würden sie viel zu viel Wärme in das Aquarium einbringen - außer es wird sehr gut belüftet! Offene Aquarien ohne Abdeckscheiben verbessern ebenfalls das Raumklima. Einige Sumpfpflanzen können bei offenen Aquarien über der Wasseroberfläche wachsen und blühen. Damit springfreudige Fische nicht unaufgefordert das Aquarium verlassen, ist es sinnvoll, die Stege (normalerweise nur an Front- und Rückscheibe geklebt) an allen Seiten des Beckenrandes zu kleben.
• HQL-Lampen gibt es für die Aquaristik in verschiedenen Leistungsstufen: 50, 80 und 125 Watt. In der Industrie werden Lampen bis zu 1000 Watt eingesetzt. Besonders beliebt - und auch sinnvoll - sind die von 80 auf 125 Watt umschaltbaren Leuchten. Zu beachten ist, dass die Leistung der Lampe („Birne") mit der der Leuchte übereinstimmen muss. So darf z.B. in eine 125 Watt Leuchte keine 50 Watt Lampe eingeschraubt werden.
• Aquarien mit einer Wassertiefe von unter 40 cm sind mit 50 Watt HQL-Leuchten gut ausgeleuchtet. Ab 40 cm sollten bereits 80 Watt verwendet werden, ab 50 bis 60 cm 125 Watt. Bei noch höheren Wasserständen sollten Halogenmetalldampflampen mit höheren Leistungen installiert werden. Wie viele der Lampen über das Aquarium gehängt werden sollen, hängt von der Länge (und der Tiefe) des Beckens ab. Pro 60 bis 80 cm Länge des Beckens ist eine Lampe ausreichend.
• Die Lebensdauer der Lampe ist wie bei den Leuchtstoffröhren wesentlich höher als die Verwendungsdauer. Auch hier gilt: nach spätestens 1 Jahr sollte der Leuchtkörper ausgetauscht werden.
• In der Süßwasseraquaristik immer beliebter werden die HQI-Lampen (Halogenmetalldampflampen). In Riffaquarien im Meerwasserbereich sind diese Lampen fast die einzige Möglichkeit, den äußerst lichthungrigen Korallen genügend Licht anzubieten. Quecksilberdampfhochdrucklampen sind nicht geeignet, weil wichtige Wellenlängen, dessen Fehlen unsere Auge nicht stört, nicht vorhanden sind. HQI-Lampen gibt es in der Aquaristik in den Leistungsstufen (70), 150, 250, 400 und 1.000 Watt. In der Industrie werden bis zu 3.500 Watt verwendet.
• Für Meerwasser wird eigentlich kein natürliches Licht gebraucht. Jeder, der schon einmal ein paar Meter tief getaucht ist, weiß, dass die Rotanteile des Lichtes absorbiert („verschluckt") werden. Alles erscheint blau. Die Tiere haben sich im Laufe der Evolution an diese Bedingungen angepasst und sollten für ein gutes Wachstum auch im Aquarium unter Licht gehalten werden, das einen hohen Blauanteil hat. Das Maß für die Lichtfarbe, die sogenannte Kelvinzahl, gilt jedoch nur für natürliches Licht - und davon ist im Meer in ein paar Meter Tiefe nicht viel zu sehen. Diese ganze Kelvin-Diskussion ist für die Katz! Es werden Lampen angeboten, die mit utopischen Kelvin-Zahlen zum Kauf verführen - aussagen tun sie jedoch nichts. Für den Meerwasserbereich gilt, dass sehr viel Licht (große Lumenzahl) mit hohem Blauanteil installiert werden muss. In der Praxis kann das mit einem HQI-Brenner mit hohem Blauanteil gelöst werden, oder mit einem daylight-Brenner und einer zusätzlichen blauen Leuchtstoffröhrenbeleuchtung (z.B. Osram Farbton 67 oder die neuen Power-Röhren z.B. TL3 von Philips). Die getrennte Version hat den Vorteil, dass die blauen Röhren länger am Tag in Betrieb sein können als die „stromfressenden" HQI (z.B. 8 Stunden Blaulicht und 4-6 Stunden HQI). So wird ein Tag mit dunklerem Morgen und Abend und hellem Mittag simuliert. Gerade scheue Fische fühlen sich wohler, wenn das Licht nicht abrupt am Abend ausgeht.
• Für Meerwasseraqurien, in den Anemonen oder Seepferdchen gehalten werden, braucht die Beleuchtung nicht so enorm hoch zu sein. Leuchtstoffröhren (z.B. Lichtfarbe 11 oder 21 plus eine blaue Röhre, z.B. Osram Farbton 67) reichen vollkommen aus.
• Grundsätzlich gilt, dass die Beleuchtungszeit mit Schaltuhren gesteuert werden sollte - auch Fische, Pflanzen und Korallen haben einen bestimmten Rhythmus. Für Süßwasseraquarien haben sich Beleuchtungszeiten von 10 bis 12 Stunden bewährt. Sinnvoll ist es, die Beleuchtungszeit im Sommer auf 12 Stunden und im Winter auf 10 Stunden zu stellen. Damit haben dann Pflanzen, die unterschiedliche Jahreszeiten benötigen, die Chance zu blühen. Im Meerwasserbereich reichen 6 bis 10 Stunden aus. Die Beleuchtungszeiten sollten nicht viel länger sein - das hat nur ungünstige Folgen für die gesamte Biologie.

Sichere und unsichere Leuchten

• Elektrischer Strom und Aquarienwasser insbesondere Meerwasser ist eine gefährliche Kombination. Grundsätzlich gilt, dass alle elektrischen Installationen vom Fachmann durchgeführt werden müssen. Es ist darauf zu achten, dass alle elektrischen Geräte am Aquarium mit einem sogenannten Fehlerstromschalter (kurz FI) gesichert sind. Fließt ein Strom den falschen Weg - zum Beispiel durch den Aquarianer oder durch das Aquarium - schaltet der FI in wenigen Millisekunden ab, so dass Stromunfälle in den meisten Fällen überlebt werden.
• Aber auch die installierten Geräte sollten ein Mindestmaß an Sicherheit besitzen. Es ist leider nicht die Regel, dass die Geräte wirklich sicher sind. Die Prüfzeichen „VDE" und „TÜV - GS" geben ein Mindestmaß an Sicherheit. Das vorgeschriebene „CE"-Zeichen soll auf Sicherheit hinweisen; Prüfungen sind jedoch nicht vorgeschrieben. Wichtig ist, dass die Lampen den vorgeschriebenen Abstand zur Wasseroberfläche aufweisen - die meisten Leuchten hängen vom Sicherheitsaspekt gesehen zu tief über den Aquarien, um eine bessere Ausleuchtung zu haben. Bei Leuchtstofflampen gibt es auch wasserdichte Versionen, die zur Not auch mal ins Wasser fallen können.
• Bei heißen Leuchtkörpern (HQI, HQL) sollte die interne Verkabelung aus hitzebeständigen Silikonkabel bestehen. Einfache PVC-Kabel können an kritischen Stellen schnell „durchschmoren". Die Leuchte sollte ebenfalls eine gute Lüftung haben, um die Lampen zu schonen. Zu heiße Lampen verlieren schnell an Leistung.
• Lampen mit große Reflektoren blenden nicht so schnell wie die mit kleinen Reflektoren - leider sehen Leuchten mit großen Reflektoren ein wenig klobig aus. Ob die Reflektoren glänzend oder matt sind, ist egal. Die Reflexion ist fast gleich. Allerdings sollte der Reflektor auf die Lampe abgestimmt sein. Ein falsch dimensionierter Reflektor sorgt für eine ungleichmäßige Ausleuchtung. Für Leuchtstoffröhren gibt es stabile Reflektoren, bei denen nur die Reflexionsfolie gewechselt wird. Schon leichte Verschmutzungen auf den Reflektoren, den Lampen oder gar auf der Aquarienabdeckscheibe (nicht für Meerwasser empfohlen) erniedrigen die Beleuchtungsstärke im Aquarium erheblich - Sauberkeit ist hierbei oberstes Gebot.
• Ganz wichtig ist, dass HQI-Leuchten ein Sicherheitsglas vor der Lampe haben, um die harten UV-Strahlen zu absorbieren. Einfache Glasscheiben filtern zwar auch die Strahlen heraus, doch sind sie weniger hitzestabil.
• Die Leuchten müssen stabil angebracht werden. Auf keinen Fall dürfen sehr schwere Leuchten (mehrflammige HQI-Leuchten) nur am Kabel aufgehängt werden. Markenprodukte werden mit stabilen Ketten oder Stahlseilen geliefert. Auch dürfen Lampen oder deren Vorschaltgeräte nicht irgendwo einfach hingelegt werden. Sowohl Lampe als auch Vorschaltgerät werden heiß und bei unsachgemäßer Befestigung kann das zu Bränden führen. Die Gefahr, dass Leuchten ins Wasser fallen ist bei nicht befestigten Leuchten sehr groß.

Tipps

• Heiß werdende Lampen (HQI, HQL, Halogen) nie mit den Fingern anfassen. Der hinterlassene Fettfilm sorgt für Spannungen im Glas, die eventuell zum Bruch führen können. Benutzen Sie ein sauberes Papiertuch.
• HQI-Leuchten nie ohne Sicherheitsglas betreiben - auch nicht nur ein paar Minuten. In weniger schlimmen Fällen bekommt man nur einen Sonnenbrand. Die Augen können jedoch sehr schnell irreparabel geschädigt werden.
• Reflektoren, Röhren bzw. Sicherheitsscheiben immer sauber halten. Nur leichte Verschmutzungen führen zu einem drastischen Rückgang der Beleuchtungsstärke.
• Lampen regelmäßig wechseln. Sind mehrere gleiche Leuchten über dem Becken, ist ein gestaffeltes Auswechseln am Sinnvollsten. Am besten jeden Wechsel (und auch andere Arbeiten) in einem Protokollheft aufschreiben. Nur so behält man den Überblick.
• Rechteckige Reflektoren leuchten rechteckige Becken besser aus, als runde.
• Wenn die Wassertemperatur im Sommer zu hoch wird (im Meerwasserbecken oft ein Problem), kann die Hauptbeleuchtung ruhig für ein paar Tage ausgeschaltet oder die Leuchtdauer reduziert werden. Zu viel Wärme ist meist schädlicher als kurzzeitige Beleuchtungsreduzierung.