Korallen zum ablaichen durch korrekt Tageslänge, Mondphasen und Temperatursteuerung motivieren
Korallen im Aquarium zum Ablaichen zu motivieren, kann eine Herausforderung sein, da es viele Faktoren gibt, die das Ablaichen beeinflussen. Hier sind einige Tipps, die dazu beitragen können, die Bedingungen zu schaffen, die Korallen zur Fortpflanzung anregen:
Wasserqualität:
Korallen bevorzugen sauberes Wasser mit stabilen pH-Werten und einem hohen Gehalt an gelöstem Sauerstoff. Es ist immer gut, regelmäßige Wasserwechsel durchzuführen und ein ausgewogenes Nährstoffverhältnis im Wasser zu erhalten, aber nicht zwingend notwendig (Holländisches / Niederländisches Meerwasser System)!
Beleuchtung
Korallen benötigen eine geeignete Beleuchtung, die ihren Bedürfnissen entspricht. Unterschiedliche Korallenarten haben unterschiedliche Anforderungen an die Beleuchtung, daher ist es wichtig, die Bedürfnisse Ihrer Korallen zu kennen und eine entsprechende Beleuchtung zu wählen.
Die Beleuchtung spielt eine wichtige Rolle bei der Vermehrung von Korallen im Aquarium. Es gibt einige Korallenarten, die auf Mondphasen und Tagelänge reagieren und dadurch zur Fortpflanzung angeregt werden können. Hier sind einige Tipps, wie Sie die Beleuchtung im Aquarium anpassen können, um die Vermehrung von Korallen zu unterstützen:
Mondphasen simulieren
Einige Korallenarten, wie zum Beispiel Acropora spp., reagieren auf die Mondphasen und beginnen zu laichen, wenn der Vollmond oder Neumond naht. Um diese Mondphasen im Aquarium zu simulieren, können Sie spezielle Mondlicht-LEDs verwenden oder die Beleuchtung während dieser Zeiträume reduzieren.
Tagelänge anpassen
Einige Korallenarten, wie zum Beispiel Fungia spp., benötigen eine bestimmte Tagelänge, um zur Fortpflanzung angeregt zu werden. Es ist wichtig, die Beleuchtungsdauer im Aquarium anzupassen, um diesen Bedürfnissen gerecht zu werden.
Farbspektrum optimieren
Korallen benötigen eine spezifische Lichtwellenlänge und Intensität, um zu wachsen und sich zu vermehren. Eine geeignete Beleuchtung kann dazu beitragen, das Wachstum und die Fortpflanzung von Korallen zu fördern. Verschiedene Korallenarten benötigen jedoch unterschiedliche Lichtspektren und Intensitäten, um erfolgreich zu wachsen und zu laichen.
Das Farbspektrum der Beleuchtung spielt eine wichtige Rolle bei der Vermehrung von Korallen im Aquarium, da es ihre Photosynthese- und Pigmentierungsprozesse beeinflusst. Die unterschiedlichen Korallenarten haben jedoch unterschiedliche Anforderungen an das Farbspektrum, um erfolgreich zu wachsen und zu laichen. Hier sind einige allgemeine Empfehlungen für das Farbspektrum der Beleuchtung, die verschiedene Korallenarten unterstützen können:
SPS-Korallen (zweigartige Steinkorallen): SPS-Korallen benötigen ein hohes Maß an blauem Licht, um ihre Photosynthese- und Pigmentierungsprozesse zu unterstützen. Das Farbspektrum sollte zwischen 400 und 500 nm liegen, was in der Regel mit blauen LEDs erreicht wird. Es ist auch wichtig, genügend weiße LEDs einzusetzen, um die Photosynthese der Korallen zu unterstützen.
LPS-Korallen (großpolypige Steinkorallen): LPS-Korallen benötigen ein breiteres Farbspektrum als SPS-Korallen, einschließlich rot-orange Tönen, um ihre Pigmentierung und Wachstum zu unterstützen. Das Farbspektrum sollte zwischen 400 und 700 nm liegen, einschließlich blauer, weißer und roter LEDs.
Weichkorallen: Weichkorallen benötigen ein breites Farbspektrum mit einer höheren Intensität von rotem und gelbem Licht, um ihre Pigmentierung und Wachstum zu unterstützen. Das Farbspektrum sollte zwischen 400 und 700 nm liegen, einschließlich blauer, weißer, roter, grüner und gelber LEDs.
Zoanthus und Palythoa: Zoanthus und Palythoa benötigen ein breites Farbspektrum mit einer höheren Intensität von blauem und violettem Licht, um ihre Pigmentierung und Wachstum zu unterstützen. Das Farbspektrum sollte zwischen 400 und 500 nm liegen, einschließlich blauer, weißer und violetter LEDs.
Korallen haben spezifische Pigmente, sogenannte Chromoproteine, die für ihre Farbe und ihre Photosynthese- und Pigmentierungsprozesse verantwortlich sind. Diese Chromoproteine absorbieren Licht in bestimmten Wellenlängenbereichen und beeinflussen dadurch das Farbspektrum, das von Korallen bevorzugt wird. Hier sind einige Beispiele für Chromoproteine in Korallen und ihre bevorzugten Wellenlängenbereiche:
Grünes Fluoreszierendes Protein (GFP): GFP ist ein Chromoprotein, das in vielen Korallenarten vorkommt und grünes Licht absorbiert. Es wird oft verwendet, um Korallen in grünen Farbtönen zu färben. GFP bevorzugt Wellenlängen im Bereich von 485-510 nm.
Rotes Fluoreszierendes Protein (RFP): RFP ist ein Chromoprotein, das in einigen Korallenarten vorkommt und rotes Licht absorbiert. Es wird oft verwendet, um Korallen in roten Farbtönen zu färben. RFP bevorzugt Wellenlängen im Bereich von 555-585 nm.
Blaues Fluoreszierendes Protein (BFP): BFP ist ein Chromoprotein, das in einigen Korallenarten vorkommt und blaues Licht absorbiert. Es wird oft verwendet, um Korallen in blauen Farbtönen zu färben. BFP bevorzugt Wellenlängen im Bereich von 380-450 nm.
Es ist jedoch zu bedenken, dass die bevorzugten Wellenlängenbereiche von Chromoproteinen von Korallenart zu Korallenart unterschiedlich sein können. Es erfordert oft eine Feinabstimmung der Beleuchtung, um die Bedürfnisse der spezifischen Korallenarten zu erfüllen und eine erfolgreiche Vermehrung zu unterstützen.
Strömung
Korallen benötigen eine angemessene Strömung, um ihre Polypen zu bewegen und Nährstoffe zu erhalten. Es ist sicherzustellen, dass die Strömung im Aquarium gut verteilt ist und die Korallen nicht durch zu starke Strömungen beschädigt werden.
Im Roten Meer ändert sich die Störung im Jahresverlauf aufgrund von Veränderungen in den Winden, der Sonneneinstrahlung und der Wassertemperatur. Hier sind einige der wichtigsten Veränderungen, die im Laufe des Jahres im Roten Meer auftreten:
- Wintermonate (Dezember bis Februar): In den Wintermonaten herrscht im Roten Meer eine hohe Luftfeuchtigkeit und die Temperaturen sind angenehm mild. Der Wind weht hauptsächlich aus dem Norden und kann Wellen und Strömungen im nördlichen Teil des Meeres verursachen. Im Süden hingegen sind die Bedingungen in der Regel ruhiger.
- Frühling (März bis Mai): Im Frühling nimmt die Lufttemperatur im Roten Meer zu und die Wassertemperaturen beginnen zu steigen. Der Wind weht in dieser Jahreszeit hauptsächlich aus dem Süden und kann zu stärkeren Strömungen und Wellen im Süden des Meeres führen. Im Norden ist die Störung in der Regel geringer.
- Sommer (Juni bis August): Im Sommer ist das Wetter im Roten Meer heiß und trocken, mit Temperaturen von bis zu 40°C. Die Sonneneinstrahlung ist hoch und das Meer ist in der Regel ruhig. Die Winde wehen in dieser Jahreszeit aus dem Südosten und können zu schwachen Strömungen und Wellen im Süden des Meeres führen.
- Herbst (September bis November): Im Herbst beginnen die Wassertemperaturen im Roten Meer zu sinken und die Winde wehen hauptsächlich aus dem Norden. Dies kann zu stärkeren Strömungen und Wellen im nördlichen Teil des Meeres führen. Im Süden hingegen sind die Bedingungen in der Regel ruhiger.
Temperatur
Korallen bevorzugen eine stabile Wassertemperatur, die ihren Bedürfnissen entspricht. Es ist wichtig, die Wassertemperatur im Aquarium regelmäßig zu überwachen und sicherzustellen, dass sie innerhalb des optimalen Bereichs liegt.
Futter
Korallen benötigen Nahrung, um zu wachsen und sich zu vermehren. Also am besten eine ausgewogene Ernährung zu bieten, die auf ihre Bedürfnisse abgestimmt ist.
Vermehrungshilfen
Sie können auch spezielle Vermehrungshilfen wie Fragplugs oder Steinfragmente in das Aquarium einbringen, um den Korallen geeignete Unterlagen zum Absetzen ihrer Larven zu bieten.
Es ist nun noch auf jeden Fall zu bedenken, dass Korallen sehr empfindlich sind und dass das Ablaichen im Aquarium ein komplexer Prozess ist, der von vielen Faktoren beeinflusst wird. Es gibt keine Garantie dafür, dass Korallen im Aquarium ablaichen werden, aber durch die Schaffung optimaler Bedingungen können Sie die Wahrscheinlichkeit erhöhen, dass sie erfolgreich ablaichen.
Trivia
Das rote Polarlicht wird durch energiereiche Elektronen erzeugt, die in der Atmosphäre auf Sauerstoffatome treffen und diese ionisieren. Wenn die ionisierten Sauerstoffatome wieder rekombinieren, also ihre Elektronen zurückgewinnen, emittieren sie dabei rotes Licht mit einer Wellenlänge von etwa 630 Nanometern. Das grüne und gelbe Polarlicht hingegen entsteht durch Wechselwirkungen von energiereichen Elektronen mit Sauerstoff- und Stickstoffatomen in der Atmosphäre. Dabei werden Photonen mit verschiedenen Wellenlängen ausgesendet, die je nach ihrer Energie grün, gelb oder auch rot erscheinen können. Die genauen Farben und Formen des Polarlichts hängen von der Energie und Menge der Teilchen ab, die auf die Atmosphäre treffen, sowie von der Höhe und Dichte der Atmosphäre, in der das Polarlicht erzeugt wird.
Hat das auch etwas mit Eisen zu tun? Die Parallelen!
Ja, das ist korrekt. Wenn das rote Polarlicht erzeugt wird, können auch Spuren von Eisen in der Atmosphäre eine Rolle spielen. Die energiereichen Elektronen, die das rote Polarlicht verursachen, können auch auf Eisenspezies in der Atmosphäre treffen und diese ionisieren. Wenn die ionisierten Eisenatome rekombinieren und ihre Elektronen zurückgewinnen, emittieren sie dabei Licht mit charakteristischen Wellenlängen, die als Emissionslinien bezeichnet werden. Eine dieser Emissionslinien ist das sogenannte „557,7-Nanometer-Licht“, das in der Atmosphäre als grünes oder gelbes Leuchten erscheinen kann.
Es gibt auch andere Emissionslinien, die von ionisiertem Eisen in der Atmosphäre erzeugt werden und zur Entstehung des Polarlichts beitragen können. Die genauen Beiträge von verschiedenen Atomen und Ionen in der Atmosphäre hängen von der Höhe und Dichte der Atmosphäre sowie von der Energie und Menge der Teilchen ab, die das Polarlicht erzeugen.
Proteine sind fast wie Polarlichter?
Es gibt in der Tat einige Parallelen zwischen dem Leuchten von Polarlichtern und dem Leuchten von Proteinen wie GFP (Grünfluoreszierendes Protein), YFP (Gelbfluoreszierendes Protein) und RFP (Rotfluoreszierendes Protein).
Das einfachste bekannte fluoreszierende Protein ist das grün fluoreszierende Protein (GFP) aus der Qualle Aequorea victoria. Einige bekannte Wellenlängenparameter für GFP sind:
- Anregungswellenlänge: 395-475 nm (abhängig vom Chromophor-Zustand)
- Emissionswellenlänge: 509 nm
- Fluoreszenzquantenausbeute: 0,79
- Extinktionskoeffizient: 55.000 M-1 cm-1 (bei Anregung bei 395 nm)
Spezifischen Wellenlängenparameter hängen von der Proteinstruktur und dem Chromophor-Zustand ab. Es gibt auch verschiedene Varianten von GFP mit unterschiedlichen Eigenschaften.
Wie beim Polarlicht hängt auch die Fluoreszenz von Proteinen von der Absorption und Emission von Licht ab. Die Fluoreszenz wird durch die Anregung von Elektronen in den Atomen der Proteinmoleküle verursacht. Wenn das Protein von Licht bestimmter Wellenlängen getroffen wird, absorbiert es das Licht und regt die Elektronen in den Atomen an. Wenn die Elektronen in ihren ursprünglichen Zustand zurückkehren, wird Energie in Form von Licht emittiert, wodurch das Protein leuchtet.
Die spezifischen Wellenlängen des absorbierten und emittierten Lichts hängen von den chemischen Eigenschaften der Atome in den Proteinmolekülen ab. Wie beim Polarlicht hängt auch das Leuchten von Proteinen von den charakteristischen Emissionslinien ab, die von den Atomen und Ionen in den Molekülen erzeugt werden.
Interessanterweise können Proteine wie GFP und RFP so modifiziert werden, dass sie in verschiedenen Farben leuchten. Diese Farbvariationen werden durch gezielte Veränderungen in den chemischen Eigenschaften der Atome in den Molekülen erreicht.
Zusammenfassend gibt es einige Parallelen zwischen dem Leuchten von Polarlichtern und dem Leuchten von Proteinen, aber es gibt auch wichtige Unterschiede in den Mechanismen, die zur Fluoreszenz führen.
Emissionswellenlängen in der Ionosphäre und bei fluoreszierenden Korallen
| Farbe | Element | Korallen (nm) | Ionosphäre (nm) | Eintretende Photonwellenlänge (nm) | Emittierte Photonwellenlänge (nm) |
|---|---|---|---|---|---|
| Grün | Chlor (Cl) | 500 | 551,3 | 495,0 | 551,3 |
| Rot | Sauerstoff (O) | 630 | 557,7 | 625,0 | 557,7 |
| Blau | Natrium (Na) | 450 | 589,0 | 450,0 | 589,0 |
| Lila | Brom (Br) | 440 | 583,8 | 440,0 | 583,8 |
| Gelb | Calcium (Ca) | 575 | 558,1 | 575,0 | 558,1 |
| Orange | Strontium (Sr) | 590 | 460,7 | 590,0 | 460,7 |
| Rosa | Magnesium (Mg) | 700 | 448,1 | 700,0 | 448,1 |
| Türkis | Silizium (Si) | 505 | 390,5 | 505,0 | 390,5 |
| Violett | Stickstoff (N) | 415 | 391,4 | 415,0 | 391,4 |
| Hellgrün | Fluor (F) | 520 | 688,2 | 520,0 | 688,2 |
| Dunkelblau | Phosphor (P) | 460 | 486,1 | 460,0 | 486,1 |
Fluoreszenzproteine: GFP, RFP und YFP
Die folgende Tabelle beschreibt den Effekt von Photonen auf Ionen in Korallen aus der Perspektive verschiedener bekannter fluoreszierender Proteine (GFP, RFP, YFP). In der Tabelle sind die eintretende Wellenlänge des Photons, die Wellenlänge des emittierten Lichts sowie die beteiligten Ionen aufgeführt.
| Fluoreszenzprotein | Aminosäuren | Anregungswellenlänge (nm) | Emissionswellenlänge (nm) | Fluoreszenzquantenausbeute | Extinktionskoeffizient |
|---|---|---|---|---|---|
| mTurquoise2 | 233 | 434-474 | 474 | 0,93 | 26.9 mM-1cm-1 |
| GFP | 238 | 395-475 | 508 | 0,79 | 55.0 mM-1cm-1 |
| mNeonGreen | 239 | 506-517 | 516 | 0,75 | 67.0 mM-1cm-1 |
| mEmerald | 238 | 487-509 | 509 | 0,79 | 39.0 mM-1cm-1 |
| mClover3 | 238 | 485-511 | 517 | 0,76 | 71.0 mM-1cm-1 |
| mCherry | 234 | 570-590 | 610 | 0,21 | 68.0 mM-1cm-1 |
| tdTomato | 581 | 554 | 581 | 0,70 | 96.0 mM-1cm-1 |
| mCardinal | 226 | 557-576 | 595 | 0,49 | 50.4 mM-1cm-1 |
| DsRed2 | 229 | 558-594 | 625 | 0,28 | 55.0 mM-1cm-1 |
| mKate2 | 255 | 588-633 | 635 | 0,39 | 48.0 mM-1cm-1 |
Etwas elementarer betrachtet….
| Farbe | Ionen | Eintretende Wellenlänge (nm) | Austretende Wellenlänge (nm) |
|---|---|---|---|
| Grün | Chlor (Cl) | 500 | 511 |
| Rot | Sauerstoff (O) | 630 | 607 |
| Gelb | Calcium (Ca) | 575 | 527 |
| Orange | Strontium (Sr) | 590 | 643 |
| Rosa | Magnesium (Mg) | 700 | 655 |
| Türkis | Silizium (Si) | 505 | 528 |
| Violett | Stickstoff (N) | 415 | 447 |
| Hellgrün | Fluor (F) | 520 | 509 |
| Dunkelblau | Phosphor (P) | 460 | 501 |
Für GFP tritt das Photon mit der angegebenen Wellenlänge in das Protein ein und sorgt für eine Anregung des Chromophors, wodurch das Protein grün fluoresziert. Bei RFP und YFP wird das Photon ebenfalls vom Chromophor aufgenommen, jedoch tritt das emittierte Licht bei einer anderen Wellenlänge aus.
Eine kleine Quantentheorie dazu…
Das Verhältnis der Energien von einem Photon mit einer Wellenlänge von 500 nm (grünes Licht) und einem Proton mit einer kinetischen Energie von 1 MeV beträgt immer etwa 4 x 10^-7. Dies liegt daran, dass die Energie eines Photons direkt proportional zu seiner Frequenz oder umgekehrt proportional zu seiner Wellenlänge ist, während die Energie eines Protons von seiner Geschwindigkeit und Masse abhängt. Da das Verhältnis der Frequenzen von grünem Licht und einem Proton mit 1 MeV konstant bleibt, bleibt auch das Verhältnis ihrer Energien konstant.
Eine Tabelle mit diesen Parametern könnte wie folgt aussehen:
| Teilchen | Energie (J) |
|---|---|
| Photon (500 nm) | 3,97 x 10^-19 |
| Proton (1 MeV) | 1,60 x 10^-13 |
| Verhältnis Proton/Photon | 4 x 10^-7 |
Die Relation zwischen der Energie eines Protons und der Energie eines Photons kann durch die Gleichung E = h*f oder E = hc/λ beschrieben werden, wobei:
- E die Energie in Joule (J) ist,
- h die Planck-Konstante mit einem Wert von 6,626 x 10^-34 J*s ist,
- f die Frequenz des Photons in Hertz (Hz) ist,
- c die Lichtgeschwindigkeit mit einem Wert von 2,998 x 10^8 m/s ist, und
- λ die Wellenlänge des Photons in Meter (m) ist.
Beispielsweise hat ein Photon mit einer Wellenlänge von 500 nm (grünes Licht) eine Energie von etwa 3,97 x 10^-19 J. Ein Proton mit einer kinetischen Energie von 1 MeV hat eine Energie von etwa 1,60 x 10^-13 J. Das Verhältnis der Energien beträgt daher etwa 4 x 10^-7, was bedeutet, dass ein Proton etwa 4 Millionen Mal mehr Energie hat als ein Photon mit grüner Wellenlänge.
Das Analogieprinzip besagt, dass man komplexe Vorgänge oder Phänomene durch einfachere Modelle oder Analogien veranschaulichen kann. In diesem Fall könnte man das Verhalten von Photonen in einem Hadamard-Gitter durch das Verhalten von Bällen in einem Kugellabyrinth oder einer Billardkugel auf einem Spielfeld simulieren.
Im Kugellabyrinth kann man sich vorstellen, dass die Kugeln durch die Bahnen rollen und dabei immer wieder auf Hindernisse treffen, die ihre Richtung ändern. Ähnlich verhält es sich bei Photonen, die durch das Hadamard-Gitter laufen und dabei auf die Hindernisse in Form von Spiegeln und Beugungsgittern treffen, die ihre Richtung ändern. Durch diese Richtungsänderungen entstehen schließlich die Interferenzmuster.
Bei der Billardkugel könnte man sich vorstellen, dass sie auf das Spielfeld auftrifft und dabei von den Banden und Hindernissen abgelenkt wird, bis sie schließlich in einem bestimmten Loch landet. Ähnlich verhält es sich bei Photonen, die auf das Hadamard-Gitter treffen und dabei von den Beugungsgittern und Spiegeln abgelenkt werden, bis sie schließlich auf einem bestimmten Detektor landen.