Kita harus berterimakasih pada Sir Thomas Alva Edison dan Nikola Tesla, karena berkat penemuan merekalah dunia menjadi terang seperti sekarang ini, terlepas dari kontroversi mereka berdua. Ya, cahaya adalah elemen terpenting dalam kehidupan, sama halnya dalam aquascaping, bagian ini adalah salah satu hal yang mendapatkan perhatian lebih dari para aquarist.
Topik ini seakan mendominasi pembahasan di media dan banyak forum aquascape, dan semakin berkembangnya teknologi serta hasil penelitian- penelitian terbaru ikut andil dalam hal perubahan tentang pencahayaan dalam dunia aquascaping. Dan kini, lampu sebagai sumber cahaya dalam aquascaping mengalami begitu banyak kemajuan.
Cahaya merupakan sumber energi bagi tanaman dan merupakan syarat utama bagi tanaman untuk dapat melakukan fotosintesis. Berbeda dengan karbondioksida (CO2) dan nutrisi yang dapat diperoleh dari dalam aquarium (dari hasil respirasi dan penguraian), cahaya adalah elemen yang didapat dari sumber di luar aquarium. Cahaya yang masuk ke dalam aquarium akan berasimilasi dan berinteraksi dengan elemen lain di dalam aquarium sehingga membentuk suatu rantai ekosistem yang utuh.
- Cahaya merupakan sumber energi utama bagi tanaman untuk berfotosintesis.
- Berbagai penelitian menemukan bahwa cahaya (terutama pada full spektrum 6000K-6500K) dapat membantu kesehatan hewan (ikan) di aquarium, terutama dalam hal meningkatkan kekebalan tubuh (imunitas) dan proses metabolisme.
Jumlah cahaya yang masuk ke dalam aquarium akan mempengaruhi kelangsungan sistem kehidupan dalam aquarium. Cahaya yang terlalu minim dapat membuat tanaman gagal berfotosintesis, sehingga tanaman tidak dapat memproduksi makanannya.
Begitu pula dengan jumlah cahaya yang terlalu banyak tanpa diimbangi dengan karbondioksida (CO2) dan nutrisi yang cukup, maka tanaman tidak akan sempurna dalam melakukan fotosintetis.
Aturan atau pandangan umum yang banyak beredar dan sering saya dengar adalah mengenai “watt per liter”, yakni adanya pandangan bahwa 0,25-0,5 watt adalah termasuk low light, 0,5 -1 watt adalah medium light, dan di atas 1 watt adalah high light, di mana ini mengacu besarnya watt lampu dibagi dengan volume air.
“Berkarya Tanpa Berbusa” – Herry Rasio
Beberapa pakar mempunyai pendapat yang berbeda-beda pula. Namun angka ratarata di mana semua tanaman aquatik dapat tumbuh dengan baik adalah 30 – 40 μmol m¯² sec¯¹ (T. Barr, 2011).
“Jangan Menua Tanpa Prestasi” – Herry Rasio
Dari beberapa gambar di atas, kita dapat melihat perbedaan ketinggian lampu dan reflektor sangat mempengaruhi intensitas cahaya.
Tidak semua jenis lampu dengan watt yang sama memancarkan cahaya yang sama, sebagai contoh 24 watt lampu pc/ulir intensitasnya tidak sekuat 25 watt lampu T5HO. Demikian juga dengan lampu LED, kualitas reflectornya juga berpengaruh terhadap intensitas cahaya, dan posisi lampu di atas aquarium juga berpengaruh terhadap intensitas cahaya di dasar aquarium.
Sejalan dengan berkembangnya lampu LED seperti sekarang ini, pemahaman itu lama kelamaan tenggelam karena kemajuan zaman. Light Emiting Diode (LED) kini ramai digunakan dalam aquascaping karena watt yang lebih rendah dan hemat biaya listrik tentunya.
Dan yang perlu kita ketahui, apa pun sumber cahayanya , apakah itu LED, TL, CFL, MH atau lain sebagainya, selama dapat memenuhi kebutuhan tanaman untuk berfotosintesis, maka tidak menjadi masalah.
Aquarium di atas memiliki kapasitas volume yang sama. Untuk menghitung volume air rumusnya adalah ; Volume = P(cm) x L(cm) x T(cm) / 1000
Sebagai contoh kedua tank di atas keduanya memiliki volume :
L 60 x T 30 x P 30 / 1000 = 54 liter
Walaupun memiliki volume aquarium yang sama sudah dipastikan penetrasi cahaya nya berbeda, dikarenakan ke dalaman kedua aquarium tersebut berbeda.
Ada beberapa istilah atau hal yang harus diperhatikan dalam hal pencahayaan untuk aquascape antara lain sebagai berikut :
Lumen
Lumen adalah suatu satuan unit dari kuantitas cahaya (luminous flux) yang digunakan untuk mengukur jumlah cahaya dari sumbernya. Semakin tinggi lumen, akan semakin cerah cahaya yang terlihat oleh mata manusia.
Lux
Lux adalah satuan standar unit dari jumlah intensitas cahaya pada suatu permukaan area tertentu, di mana 1 lux berarti 1 lumen/m2. Alat yang digunakan untuk mengukur Lux biasa disebut dengan Lux Meter. Lux biasa digunakan oleh fotografer dan pembuat film untuk mengukur jumlah cahaya pada suatu permukaan agar dapat ditangkap oleh sensor kamera dengan baik. Dalam aquascape, beberapa aquarist ada yang menggunakan Lux untuk mengukur jumlah cahaya yang masuk ke dalam aquarium, seperti ADA (Takashi Amano) yang menggunakan Lux sebagai pengukuran pada produk Aquasky.
Beberapa penelitian mengatakan bahwa cahaya pada bagian dasar aquarium (substrate) tidak boleh kurang dari 3000 Lux.
Namun yang perlu diingat dari pengukuran Lux dalam aquascape adalah; Lux meter hanya mengukur cahaya yang sensitif pada mata manusia (peak nya adalah hijau).
Lux meter mengukur panjang gelombang hingga 580nm, gelombang yang lebih rapat tidak akan terdeteksi.
CRI (Color Rendering Index)
CRI atau Color Rendering Index adalah kemampuan sumber cahaya non-alami (lampu) untuk menampilkan objek secara “realistis” atau “alami”, bila dibandingkan oleh cahaya matahari. CRI memiliki skala 0 – 100, semakin rendah angka CRI akan semakin rendah hasil produksi warna yang ditampilkan object.
Pada dasarnya, CRI adalah ukuran kuantitatif tentang bagaimana suatu objek akan terlihat di bawah penerangan sumber cahaya yang diberikan dibandingkan dengan sumber cahaya yang ideal (cahaya ruang normal atau cahaya siang hari). Angka CRI tersebut biasanya digunakan oleh pabrikan lampu untuk memberi anda informasi tentang kekuatan pencahayaan lampu LED mereka dengan 100 sebagai score tertinggi. (Barrereport.com)
Color Temperature (Kelvin)
Temperatur warna dalam cahaya lampu berasal dari suatu hubungan antara temperatur dengan pancaran yang dihasilkan dari radiasi suatu material, atau dengan kata lain merupakan suatu prinsip bahwa setiap objek akan memancarkan cahaya jika dipanaskan sampai suhu tertentu, dan warna cahaya akan berubah seiring dengan suhu yang meningkat
Sistem ini didasarkan pada teori perubahan warna “blackbody radiator”, di mana peningkatan suhu akan mengubah blackbody secara bertahap dari hitam ke merah kemudian ke oranye, lalu ke kuning, ke putih dan pada akhirnya biru. Temperatur warna atau color temperatur biasanya diekspresikan dengan Kelvin (K).
Spektrum Cahaya
Cahaya adalah gelombang elektromagnetik yang menstimulasi retina mata manusia. Seperti pada umumnya gelombang lainnya, cahaya juga mempunyai panjang gelombang dan frekuensi. Jajaran panjang gelombang cahaya yang bisa dilihat manusia berkisar sekitar 400 nanometer(nm) sampai 700nm.
Setiap panjang gelombang pada spektrum cahaya mewakili warna tertentu, secara mudah disingkat ROYGBIV (Red, Oranye,Yellow, Green, Blue, Indigo, Violet) atau di Indonesia lebih dikenal dengan MEJIKUHIBINIU (Merah, Jingga, Kuning, Hijau, Biru, Nila, Ungu). Urutan warna dari gelombang cahaya tersebut diurut berdasarkan dari panjangnya gelombang cahaya.
Mata manusia terbiasa dan beradaptasi dengan baik dengan intensitas spektrum cahaya matahari (inilah yang diadaptasi oleh lampu yang berlabel day light) atau cahaya siang hari. Mata manusia telah berevolusi dan berkembang untuk melihat di kisaran panjang gelombang yang paling terang di spektrum cahaya yang dipancarkan Matahari, yaitu dengan panjang gelombang antara 500 – 600 nm (spektrum hijau kuning)
Ternyata tanaman lebih banyak menyerap sinar berwarna biru dengan panjang gelombang antara 440-470 nm dan sinar berwarna merah antara 640-660 nm. Spektrum warna inilah yang paling efektif bagi klorofil untuk melakukan fotosintesis.
Anda dapat menanam akuarium yang ditanam dengan fluoresensi Cool White dan Warm White karena memancarkan cahaya merah dan biru dalam jumlah besar yang diperlukan untuk fotosintesis.
Dari penjelasan di atas terlihat dengan jelas bahwa apa yang direspons oleh mata manusia tidaklah sama dengan apa yang direspons tanaman untuk kebutuhannya melakukan fotosintesis
Pada aquarium, sumber cahaya yang berasal dari lampu akan berusaha menembus air aquarium untuk mencapai dasar (substrate). Cahaya berwarna merah adalah yang pertama terfilter oleh air, kemudian penetrasi lebih dalam lagi cahaya berwarna orange dan kuning akan terfilter, hingga akhirnya cahaya berwarna birulah yang akan menembus air paling dalam.
Tanaman akuarium membutuhkan sumber cahaya yang menyediakan spektrum
“cahaya yang dapat digunakan” dalam kisaran 400 hingga 700 nm. Ini disebut dengan
rentang Radiasi Aktif Fotosintesis atau Photosynthetically Active Radiation (PAR)
dan sebagian dari rentang radiasi tersebut yang dapat digunakan untuk fotosintesis
disebut Photosintesically Usable Radiation (PUR).
Par & Pur
Photosynthetically Active Radiation atau PAR adalah area spektrum cahaya antara 400nm sampai 700nm yang dibutuhkan oleh tanaman untuk fotosintesis. PAR diukur dengan menggunakan PAR meter atau biasa disebut juga dengan Quantum Light Meter. Sedangkan PUR atau Photosynthetically Usable Radiation adalah bagian atau pecahan dari PAR, di mana PUR terdiri dari gelombang dengan panjang antara 400-550nm dan 620-740nm.
Seperti yang terlihat dari grafik sebelum ini, tidak banyak cahaya hijau yang digunakan dan diserap, karena ia ditransmisikan atau dipantulkan oleh tanaman, itulah sebabnya sebagian besar tanaman terlihat hijau.
Umumnya PUR diukur dengan menggunakan Spectrograph. Keduanya PAR & PUR sangat berguna untuk mengukur cahaya di dalam aquarium sesuai dengan kebutuhan yang diperlukan oleh tanaman. Namun karena pengukuran PUR lebih spesifik area dan alat yang digunakan untuk mengukurnya sangat mahal serta seringnya terjadi ketidak-akuratan pada Spectrograph, maka PAR adalah pilihan yang paling memungkinkan saat ini sebagai standar pengukuran cahaya pada aquarium.
Berikut ini adalah beberapa istilah proses pada tanaman yang berkaitan dengan PAR yang perlu dikenal oleh para Aquarist.
Phototropic Response
Phototropic Response adalah kecenderungan klorofil “bergerak” dalam merespons cahaya yang postif untuk melakukan fotosintesis. Respons ini akan timbul apabila klorofil menerima spektrum cahaya 420nm-500nm atau spektrum biru.
“It is not about how much material is given, it is about how much material is given, it is about how much the plant absorbs” – Donny B G
Kualitas, kuantitas dan durasi periode fototropik saat pencahayaan tanaman adalah informasi penting ketika kita mencoba untuk mengatur tingkat pertumbuhan tanaman. Bahkan jika Anda tidak khawatir tentang menanam tanaman, banyak reaksi fototropik terjadi di dalam akuarium yang menyebabkan perubahan parameter. Lampu sering menyebabkan panas dan karena itu dapat menyebabkan suhu naik, mengubah level NH3.
Contoh lainnya adalah bahwa selama periode 24 jam, pH dapat berubah sebagai akibat dari tingkat cahaya yang menyebabkan fotosintesis yang menggunakan CO2 (karbondioksida).
Photosynthetic Response
Photosythetic Response adalah suatu proses dimulainya fotosintesis disaat energi dari cahaya terserap klorofil.
“In Aquascape, water is a limiting factor for plants” – Anonymous
Tumbuhan yang berbeda membutuhkan jumlah minimum cahaya yang berbeda untuk tumbuh.
Cahaya diukur sebagai PPFD (densitas fluks foton fotosintesis) dalam satuan mmoles / m2 / s dan merupakan ukuran berapa banyak foto cahaya, yang dapat mendorong fotosintesis, menyerang area tertentu setiap detik.
Nilai PPFD ini mengacu pada panjang gelombang cahaya yang peka terhadap fotosintesis tanaman. Secara umum diterima bahwa 30 hingga 40 PPFD cukup cahaya untuk menumbuhkan tanaman apa pun. Namun masalahnya, apakah PPFD 40 ini tersedia di level terendah tank aquarium, pada ke dalaman substrat, jika Anda berencana untuk menanam tanaman karpet seperti Glossostigma. Semakin dalam air, Intensitas cahaya berubah. Ini karena cahaya memiliki 2 sifat, yakni:
1. Yang pertama adalah Hukum Inverse Square yang berarti bahwa
intensitas cahaya berkurang secara eksponensial dengan kuadrat jarak dari sumber.
2. Sifat cahaya yang kedua adalah ia diserap oleh air, dan bahan kimia di dalam air. Hilangnya intensitas cahaya ini disebut pelemahan.
Kedua hal ini terjadi di fishtank Anda, tetapi faktor utamanya adalah pelemahan.
Sebagai konsekuensi dari pantulan internal cahaya, saat bergerak melalui air dan
memantulkan kaca, banyak cahaya yang masuk ke akuarium terperangkap di
dalamnya.
Chlorophyll Synthesis
Chlorophyll Synthesis adalah reaksi kimia yang dilakukan oleh hormon pada tumbuhan untuk pembentukan sel-sel klorofil. Chorophyll Synthesis ini terjadi apabila tanaman mendapatkan cahaya yang cukup dengan panjang gelombang spektrum yang tepat (sekitar 670 nm).
Elemen-elemen penting untuk pembentukan Klorofil pada tanaman hijau adalah Magnesium dan Besi.
Klorofil mengacu pada pigmen hijau yang ditemukan di cyanobacteria dan kloroplas tanaman dan ganggang. Namanya berasal dari kata Yunani ‘chloros’ atau hijau dan ‘phyllon’ atau daun. Ini penting untuk fotosintesis. Ini memungkinkan tanaman menyerap energi dari cahaya.
Magnesium adalah bagian dari klorofil pada tanaman hijau. Ini membantu untuk mengaktifkan enzim tanaman yang dibutuhkan untuk pertumbuhan. Zat besi sangat penting untuk pembentukan klorofil dan sintesis protein.
Klorofil adalah pigmen dominan dalam sel tanaman dewasa, baik dalam daun tanaman atau dalam spesies alga. Klorofil disintesis di dalam kloroplas dari tersedianya asam amino glutamat yang banyak. Dari glutamat ke tetrapyrrole protoporphyrin IX, di mana reaksi terjadi dalam stroma plastid dan dikatalisis oleh enzim yang larut.
“Berkarya Tanpa Ribet” – Nickson Marpaung
