Menü

2.RÉSZ D. Walstad: El natural (ecology of the planted aquarium összefoglalása)



Diana Walstad: Ecology of the planted aquarium összefoglaló fordítása 2.RÉSZ

Szén
A szén dioxid több, mint egy növényi tápanyag, ez felel főleg. bikarbonát formájában a víz pufferhatásáért is egyben.
Lúgosság, pH, szén-dioxid
Tehát ha puffer, akkor logikus egyben, hogy a lúgosságot is növeli.
A diagram egy tó egy nap alatt lezajlott pH változást mutatja meg alacsony lúgosság(low), és közepes vagy magas lúgosság(moderate or high) esetében.
Alacsony lúgosság esetén a pH emelkedés oka a fotoszintézis.
A lúgosság röviden azt jelenti, hogy mennyi savra van szükség ahhoz, hogy elmozdítsuk a víz pH-ját egy bizonyos pontig.
A víz lúgosságát tehát jelentős mértékben határozza meg a bikarbonát.
Érdekesség: A kereskedelmben kapható, karbonát-keménységet-mérő felszerelések valójában lúgosságot mérnek. Egy KH egyenértékű 17,9 ppm kalcium-karbonát lúgossággal.
A lúgosság pH pufferoló hatása a következő reakció szerint alakul:
Amikor a szén-dioxid, vagy hidrogén ion szintje változik, a bikarbonát felveszi őket. Például, amikor a nitrifikáció által hidrogén ion(sav) kerül a vízbe, a bikarbonáttal elreagál, így a pH nem változik.
A fentebb említett kémiai reakció megmutatja a kapcsolatot a szén-dioxid és a pH között.
Amikor tehát szén-dioxidot adagolunk a vízbe, a fenti reakció a jobb oldalra tolódik el, hidrogén ion képződik, a víz savasodik. Amikor a szén-dioxidot kivonjuk a vízből fotoszintézis során, vagy levegő-víz keverésével, a reakció a bal oldalra tolódik el. A hidrogén ion megkötődik, a pH felmegy(lúgosodik). Mindkét reakció gyorsaságát a lúgosság befolyásolja.
Nemcsak a szén-dioxid befolyásolja a pH-t, hanem a pH is a szén-dioxid koncentrációját. A pH tehát befolyásolja a vízben a szabad szén-dioxid, karbonát és a bikarbonát arányát.
A diagram a 3 típus arányát mutatja meg a pH függvényében.
5-ös, vagy kisebb pH-nál főleg a szabad szén-dioxid van jelen. 6,5-ös pH nál kb. ugyanannyi szabad szén-dioxidot és bikarbonátot tartalmaz a víz. 8,5-ös pH-nál a bikarbonát a fő szén-dioxid forma.
A lúgosság egyben egy szénforrás is a növények számára.(már amelyik képes a felvételére)
RO víz azért veszélyes, mivel nem rendelkezik szinte semmi pufferhatással. Egy kevés szén-dioxid beoldódva a levegőböl is drasztikusan megváltoztatja a pH-t.
Szén, mint a víz alatt élő növények növekedésének limitáló tényezője
A növények, amelyek felszín fölé emelkednek, több, mint 4 szer gyorsabban képesek fejlődni. Ennek oka nem az, hogy kevesebb szén-dioxid lenne a vízben, mint a levegőben. Diana azt állítja, hogy egyes természetes víztestekben 3-szor annyi szén-dioxid van, mint a levegőben(a szerves anyagok bomlása miatt).
Az ok, hogy a szén-dioxid nagyon lassan diffundál a vízben. Pontosabban 10.000szer lassabban!
Ez az egyszerű fizikai jelenség limitálja a növények szénfelvételét, csupán azáltal, hogy szén-dioxid molekulák túl lassan lépnek kapcsolatba a növények leveleivel.
A tengeri növények előnyben vannak az édesvíziekkel szemben stabil, 100-150 ppm-es bikarbonát tartalom miatt.
Az édesvízi növényeknek küzdeniük kell még a váltakozó szén-dioxid szinttel is. Az extrém koncentráció fluktuáció megmagyarázza, a vízi növényeknek miért nincs meg a stabil C3 és C4 fotoszintetikus rendszerük, mint a szárazföldi növényeknek. Mivel a szén-dioxid szint folyamatosan változik, a fotoszintetikus mechanizmusaikkal állandóan próbálják tartani a lépést a “kínálattal”.
Egyik alkalmazkodási módszerük az, hogy kifejlesztettek “költséges” enzimeket, hogy minél gyorsabban tudják felvenni a szén-dioxidot, amikor az elérhető.
Amikor a szén-dioxid szint alacsony, ez az enzimrendszer céltalanul álldogál. A növényeknek ilyenkor is “karban kell tartaniuk” ezeket az egyes esetekben nagyon hasznos “felszereléseket”, ez pedig állandóan energiát követel meg tőlük. De ez nagyon megéri nekik, amikor pedig dőzsölhetnek a megnövekedett szénforrásokban.
szénhiány a természetes vizekben
 
A fotoszintézishez szükséges szén megszerzése tehát nehézkes az édesvízi növények számára. A természetes vizekben a legtöbb a reggeli órákban van belőle, és rohamosan csökken a szintje.
Ezzel egy időben a pH növekszik. A bikarbonát is csökken, ezzel együtt tehát a víz puffer képessége is.
A fotoszintézis következtében történő pH ingadozás még drámaibb lágy vizű tavakban, ahol kisebb a pufferhatás.

A táblázat bemutat egy ilyen tavat. "Jelmagyarázat": Time: idő, DIC: a vízben lévő szervetlen szénformák összefoglaló neve, CO2: ebből a szabad szén-dioxid forma hány %-ot képvisel, photosynthesis: Fotoszintézis mértéke

A növények stratégiái a szénfelvétel növelésére

 
A szénhez jutás nehézségei miatt a vízinövények kifejlesztettek stratégiákat, ezek a következők:

 
1. Szén raktározása malát formájában


A növény ahelyett, hogy nappal küzdene a szén-dioxidért, felveszi azt este, amikor bőséggel van belőle. Ezt a szén-dioxidot ilyenkor karbohidrát-malát formájában raktározza el.
Nappal ebből fedezi szénszükségletét, így nem kell küzdenie más fajokkal a szénért.
Ez a stratégia szárazföldi növényekben gyakoribb.

 
2. A respirált szén-dioxid megkötése és felhasználása


A növények is lélegeznek a fotoszintézis mellett, nappal is, tehát oxigént vesznek fel, szén-dioxidot adnak le.
Egyes növények, akik ezt a módszert követik, a kilélegzett szén-dioxid egy részét újra felhasználják fotoszintézisre.


 
3.A bikarbonát felhasználása

 
Kemény, lúgos vízben a bikarbonát egy hatalmas szén raktár.
Így azok a növények, akik tudják hasznosítani, nagy előnyre tehetnek szert.
Azok a növények nem képesek bikarbonát felvételre, amelyek lágy, savas vizekből származnak, ahol a szabad szén-dioxid szintje magasabb. Ilyenek például a vízi mohák.
A vízinövények a szabad szén-dioxidot 10-szer jobban "szeretik", mint a bikarbonátot, mivel a bikarbonát felvétel energiát igényel. Ez még azokra a fajokra is igaz, amelyek egyébként nagy hatékonysággal hasznosítják a bikarbonátot.

 
Az algák a bikarbonátot sokkal hatékonyabban hasznosítják az édesvízi növényeknél.
 
A bikarbonát használók egy csoportjának létezik egy érdekes tulajdonsága a hatékonyság növelésére. A növény hidrogéniont(savat) bocsát ki a levelén keresztül, hogy körülbelül 6-os legyen a pH a közvetlen közelében. Ez a savasság a bikarbonátot szabad szén-dioxiddá alakítja, ami már mint tudjuk, hatékonyabb szénforrás a fotoszintézis számára.


4. Szén-dioxid felvétele a talajból


 
Egyes növények, amelyek tápanyagszegény vizekben élnek, az alattuk lévő talajból veszik fel a szén-dioxidot, speciális képletek segítségével, ami gyorsítja a szén eljutását a gyökérből a levélbe.
 
5. Kinövés a vízből

 
Ezek a növények alkalmazkodtak ahhoz, hogy ki tudjanak nőni a vízből, és így hozzájutni a levegőben lévő szén-dioxidhoz. Erről a témáról még lesz szó a későbbiekben
 
6.Egyéb, kevert stratégiák


 
Egyéb lehet még például alkalmazkodás a kevés fényhez. Reggeli órákban, korán elkezd fotoszintetizálni, mikor még sok szén-dioxid van a vízben. Mire elég magasan lesz a nap a magasabb fényigényűek számára is, fény lesz, de szén-dioxid nem.
Kevert lehet karbohidrát malát raktározás, kilélegzett szén-dioxid újrafelhasználás, és a szén-dioxid felvétele a talajból együtt.


 
A növények szénigény kielégítésének forrásai

A tavak és folyókban a szén-dioxid szintje majdnem mindig magasabb, mint a levegővel egyensúlyban lévő víz esetén várható lenne, ennek oka a szerves anyagok bomlása. E nélkül sok vízinövény nem élné túl.

 
Szén-dioxid az akváriumban

A két természetes forrás a lebomló haltáp és a táptalaj szerves anyaga.
Ha csak ez a két, természetes forrása van a szénnek,különösen fontos csökkenteni a veszteséget, amit az okoz, hogy a szén-dioxid, mint gáz, a levegő-víz határán távozik. Annál gyorsabb ez, minél intenzívebben és minél nagyobb felületen keveredik a két közeg.
Akik természetes szén-dioxid forrást használnak, fontos jól átgondolni,kiegyensúlyozni a víz mozgatását, amely segíti a növények tápanyagfelvételét(keverés, mindig friss víz legyen a növény körül), megelőzi a hőmérsékleti szintek kialakulását, oxigént old be a halak számára, de egyben nem űzi ki az összes értékes szén-dioxidot a vízből.
Bár mesterséges szén-dioxid adagolással drámaian lehet növelni a növények növekedési sebességét, ő még is azt tanácsolja, próbáljuk meg természetes módon biztosítani növényeink számára ezt a fontos tápanyagot.









Növényi tápanyagok és ökológia




A táblázat a növények által igényelt tápanyagokat és azok formáit(vegyületeit) mutatja be.




A növények ezekből az elemekből igényelnek egy minimális mennyiséget szöveteikben, hogy normálisan növekedhessenek., ezt hívjuk kritikus koncentrációnak. Ha ez felett van a környező vízben az adott elem koncentrációja, a növény felveszi, és tartalékként elraktározza.
Diana tesztakváriumából származó levágott növények kémiai analízise kimutatta, hogy minden elemből tárolva voltak bőven, így az elmélete bizonyítást nyert, ami megjósolta, hogy a limitáló elem a
szén.


Itt jön képbe a
mérsékelt vízmozgatás jótékony hatása, ez segít a növényeknek a szén-dioxidot és más tápanyagokat felvenni, közelebb hozva ezeket az elemeket a levelekhez.  A túl erős vízmozgatás kihajtja a szén-dioxidot és fizika stresszt okoz a növényeknek.Tanulmányok vannak arra, hogy bizonyos növények mekkora áramlási sebességnél fotoszinteziálnak a legnagyobb mértékben.




A növények és a nitrogén



Ez az egyik
kulcstémája a Diana által kidolgozott módszernek.

A vízinövények ammóniát, nitritet és nitrátot tudnak felhasználni a nitrogén szükségletük kielégítésére.
A növények döntő többsége preferálja az ammóniát –
sokkal jobban, mint a nitrátot!


A táblázat az elodea nuttalli nevű vízinövény ammónia és nitrátfelvételét mutatja be az idő függvényében. Az y tengely mutatja a nitrogénformák koncentrációját, a x tengelyen a mérések idejét látjuk.




Az ammóniát sokkal
gyorsabban veszik fel, és amíg egy bizonyos ammónia/ammónium koncentráció jelen van, nitrátot békén hagyják.

Az, hogy egy növény nitrátot, vagy ammóniát preferálja, mint nitrogénforrás, attól függ, hol van a
természetes élőhelye. Értelemszerűen olyan élőhelyeken, ahol a nitrát dominál, ott a növény ezt veszi fel szívesebben, mivel erre a vegyületre alkalmazkodott, és ez igaz az ammóniára is.

A
szárazföldi növények közül többen preferálják a nitrátot, mivel itt az oxigén jelen van, a nitrifikáció stimulálódik, amíg a denitrifikáció nem.
Ezzel szemben, a
vízi növények jó része az anaerob tulajdonságú talaj miatt az ammóniát preferálja.

Diana viszont óva int attól, hogy ammóniát
adagoljunk akváriumainkba. Az oka az, hogy túlságosan kis mértékben is mérgező, és amúgy is termelődik folyamatosan kismértékben, ami a nitrogénigény jó részét fedezheti. Viszont így a biológiai szűrés érvényét veszti, azzal a mennyiségű ammóniával a növények könnyűszerrel elbánnak.



A növények és a nitrifikáló baktériumok versengése



A növények, algák és az összes fotoszintetizáló élőlény
ammóniát használja fel a fehérje szintéziséhez.
Ha a növény nitrátot vesz fel, ugyanazt a folyamatot
fordítva kell végrehajtania, amit a nitrifikáló baktériumok végeznek, és ez energiába kerül neki.

A baktériumok ugye a nitrifikáció által jutnak az életfolyamataikhoz szükséges energiához, ami 84Kcal/mol. Ugyanennyi energiát fektetnek be a növények a nitrát visszalakításakor.
Így érthető, miért nyúlnak
először az ammóniához  növények.

Diana megdöbbent, mikor rájött, mennyire
kis mértékű nitrifikációt igényel egy növényes akvárium.
Fokozatosan eltávolította a szűrőközeget a szűrőiből, és az akvárium ugyanúgy egészséges maradt.


Vízkeménység és növények


A vízkeménység témában a lényeg az, hogy a növény hol fejlődött ki.
Lágy,savas vízben, ahol a szabad szén-dioxid van főleg jelen, a növények ezt képesek csak felvenni. Kemény, lúgos vízben, ahol a szén mint bikarbonát van jelen, a növények ezt veszik fel hatékonyan. Kemény vízben fejlődött növények hamar el is pusztulnak, ha a vízben nincs elég kalcium.

Sajnos elég kevés tudományos cikk foglalkozik a lágyvizes növényekkel, holott a legtöbb akváriumi növény ezek közé tartozik.

Diana annak kiderítésére, hogy mik a valódi igényeik a lágyvizes növényeknek, végrehajtott egy
kísérletet, aminek az eredményei ezek voltak:

A kísérletben egymás mellé tett savas és lúgos karakterű(talajú) akváriumokat, és ugyanazt a növényfajt tesztelte különböző körülmények között.





A táblázatban:  acidic condition- savas körülmények, alkaline condition- lúgos körülmények. Growth: növekedés.


(A keményvizes kísérletben is volt szén-dioxid a vízben, mivel olyan talajt használt, amiben volt szervesanyag, és ez biztosította azt)



A kísérlet témája tehát az volt, hogy keményvizes és lágyvizes növények hogyan nőnek savas és lúgos körülmények között.

A kísérlet eredménye váratlan volt: a lágyvizes növények lúgos környezetben
jobban nőttek, mint savasban.(a lágy víz általában savas is)
A magyarázat érdekes. A lágyvizes növények azért élnek ilyen élőhelyeken, mert itt tudnak
érvényesülni a keményvizes növények mellett, amelyek tudják hasznosítani a bikarbonátot, amire a lágyvizesek nem képesek.






Vallisneria spiralis savas és lúgos környezetben.




Megjegyzés: Fontos említeni, hogy a keményvizen ne az
extrém kemény magyar vizeket(20-30nk) értsük.

Kemény vízben a tápanyagok(vas,cink,kalcium,magnézium,nátrium,stb) kompetíciója miatt a mikroelemek felvétele
gátolt, így a kemény víz csak egy bizonyos határig jótékony.

Tehát a lágyvizes növények nem azért nőnek rosszul kemény akváriumvízben, mert nem az a természetes élőhelyük.
Kemény vízben szinte az összes co2 bikarbonáttá alakul, amit csak a keményvizes növények tudnak könnyen hasznosítani. Így a lágyvizes növények alul maradnak a keményvizesekkel szemben. Ha nincsenek jelen az elnyomó keményvizes fajok, a lágyvizesek jobban teljesítenének

Az akvárium vizét inkább azért érdemes lágyítani, hogy
több szabad szén-dioxiddal rendelkezzen, mivel ez a fő szénforrása a lágyvizeseknek.

Lágy vízben, a természetes élőhelyükön tehát jól teljesítenek, de keményvízben alulmaradnak a bikarbonát használókkal szemben.


Szubsztrátok(aljzat)
 
Sok akvarista ódzkodik a táptalaj használattól. de Diana szerint a félelem tőlük túl van misztifikálva.
Azonban, egy ismeretlen tulajdonságokkal rendelkező talaj valóban kockázatot jelent.
A táptalajok tartalmaznak:

 
1.Ásványi részeket
A földkéreg négy legagyakoribb eleme: oxigén, szilícium, alumínium, vas alkotja minden talaj fő részét. Ezek 3 fő csoportjai: homok, kőzetliszt, agyag.
A homok jó részét a kvarc apró szemcséi alkotják(szilícium-dioxid)
Az agyag jó részét az alumínium-szilikátok építik fel.Az agyagszemcsékhez vas, alumínium, mangán oxidok kötődhetnek.

 
2.Szervesanyagokat
Algákból, baktériumokból, elhalt növényi részekből, elpusztul állatokból áll. Habár a talaj tömegének csak kb. 2 %-át alkotják, a talajszemcsék felületének 90%-át beborítják.
A szervesanyagok humuszanyagokká bomlanak, amik már képesek a negatív töltésüknél fogva a pozitív ionokat( vas, réz) megkötni.
A humusz anyagok tápanyagokkal látják el a növényeket, és védik gyökereiket a nehézfémektől.

3. Élőlényekből származó szervetlen anyagokat

4. Mikroorganizmusokat

Egy átlagos tó talajának egy grammjában kb
egymilliárd baktérium egyed található.
Az akvárium talaja nem csak baktériumokat tartalmaz, hanem protozoákat, élesztőgombákat, algákat. Ezek a talajszemcsékhez kötődve élnek kolóniákban.
A mikroorganizmusok által borított felület csak egy kis része annak, amennyi a közeg szemcséinek teljes felülete. Ez azért van, mert a mikroroganizmusok inkább a
szervesanyagot részesítik előnyben.

Talajok karakterisztikája

A talajok agyag részei negatív töltöttségükből fakadóan a pozitív kationokat képesek megkötni. Mivel az agyag a homoknál azonos térfogat esetén 10.000 szer nagyobb
felülettel rendelkezik, így a a humusszal együtt alkotják a talajok kation megkötő képességét.
Ez azért érdekes akvarisztikai értelemben, mivel ez a megkötő képesség a tápanyagokat
megköti, ami egyébként a vízbe szabadulna ki, ami nem lenne szerencsés. Tehát a megkötődött tápanyag lassan szabadul fel a talajból.
Bizonyos tápanyagok, mint a foszfát, réz, molibdén, cink, gyakran tárolódnak
fém-oxid formában. A növények képesek felnyitni ezt a kötést a gyökérlégzésük által.  Ez úgy valósul meg, hogy a gyökér szén-dioxidot(és szerves savakat) bocsát ki, ami lassan felbontja a fém-oxidokat, tápanyagokat adva a növényeknek.

Talajok ana