Михаил Климовицкий - Новые аквариумные растения

Водные растения приспособились к ограниченному количеству CO2 несколькими способами. Многие виды имеют мелко -рассеченные листья. Это увеличивает отношение их площади поверхности к объему и уменьшает толщину поверхностного слоя. Водные растения имеют обширные воздушные каналы, называемые, аэренхимой, которые позволяют газам двигаться свободно по всему растению. Это дает возможность, перегонять в листья и ассимилировать CO2, который поступит внутрь растения даже при получении его некоторыми видами растений из грунта при помощи корней. Наконец, многие виды водных растений способны синтезировать, используя гидрокарбонаты наравне с CO2. Это важное приспособление в щелочных водах при pH между 6,4 и 10,4, когда большинство растворимого неорганического углерода существует в форме гидрокарбонатов.

Было выяснено (3), что при возникновении белого налета на поверхности листьев растений рН воды с верхней стороны листа щелочное, а с нижней стороны слабокислое. Было высказано предположение, что, подобное явление связано с потреблением иона HCO3~. При наличии отрицательного

заряда этот ион уже не может диффундировать в ткань листа подобно CO2. Для этого нужен специальный механизм активного переноса, получивший название "протонового насоса". При этом растение в основном за счет световой энергии транспортирует на внешнюю нижнюю сторону листа H+-ионы сдвигая там рН в кислую сторону и как следствие баланс HCO3~/CO2 в сторону последнего. Полученный таким образом углекислый газ диффундирует в ткань листа.

Одновременно с транспортом протонов идет и перенос OH~-ионов на внешнюю верхнюю сторону листа. Здесь рН повышается, что приводит к выпадению в осадок соединений типа MeCO3 в виде белого налета.

В целом процесс потребления HCO3~ менее эффективен, чем поглощение CO2 из-за своей энергетической зависимости. Очевидно растения выработали его как приспособление к существованию в щелочных , стоячих водах. Растения же кислых проточных вод такого механизма не имеют либо, как

минимум, отдают предпочтение поглощению CO2.

В нейтральных до слабощелочных водах с низкой карбонатной жесткостью (а следовательно и с малым количеством CO2 и HCO3~) большинство растений растет крайне плохо.

Аквариумист может добиться улучшения доставки CO2 водным растениям двумя способами. Во-первых, можно увеличить степень перемешивания воды в аквариуме. Это уменьшит толщину пограничного слоя, и будет гарантировать, что уровни CO2 в воде и воздухе находятся в равновесном состоянии. Этот метод недорог, легко осуществим, и в большинстве случаев дает положительный эффект.

Во-вторых, газ CO2 может быть введен в аквариум. Это – более дорогое удовольствие и при выполнении ненадлежащим образом может приводить к гибели рыб. Однако этот метод становится единственно возможным при культивировании растений полностью неспособных использовать гидрокарбонат (например, виды рода Cabomba).

Аквариумист должен знать, что растения состоят из углерода [C] на сорок три процента сухого веса, а в аквариуме без подачи углекислого газа (CO2) его настолько мало, что им просто негде взять основной строительный материал для своих клеток.

Растения, используя световую энергию, кислород, углерод и водород осуществляют фотосинтез.

С помощью фотосинтеза углеводы, например глюкоза, получается из двуокиси углерода (углекислого газа) по реакции:

CO2 + 6H2O + 674 ккал –> C6H12O6 + 6H2O.

Как видно из формулы это невозможно без достаточного количества CO2.

По этой формуле также видно, что процесс фотосинтеза растений требует определенного уровня энергии света . Если свет недостаточно яркий, фотосинтез происходить не будет. При уровне освещенности, близком к оптимальному (1), фотосинтез будет происходить все быстрее.

Данные исследований фирмы Тропика, крупнейшей компании по выращиванию аквариумных растений, показали, что в природе, при достаточном количестве питательных веществ, углекислый газ вместе со светом являются главными лимитирующими факторами роста растений. При условии насыщения воды всеми питательными веществами. В компании «Тропика» две недели наблюдали результаты по выращиванию риччии, и получили следующие результаты:

– нет подачи углекислого газа плюс низкая освещенность , рост растений равен нулю (за две недели почти никакой прибавки массы листьев),

– при малой подаче углекислого газа и низкой освещенности рост увеличивается в четыре раза,

– при малой подаче углекислого газа и высокой освещенности, рост усиливается в 6 раз (на примере, ричии).

Даже средний уровень подачи CO2 в плохо освещенном аквариуме приводит к 2-х кратному усилению роста растений. Потому что может производиться больше хлорофилла без фатальных последствий для баланса энергии растения – растение тратит меньше энергии и ресурсов для извлечения CO2 из воды, и остается больше энергии для оптимизации переработки световой энергии в ткани растения. В результате, хотя не увеличивалась интенсивность освещения, растение может более эффективно использовать уже имеющийся свет. Очевидно, что выгода от увеличения интенсивности освещения и подачи углекислого газа превосходит эффект от повышения только одного из них.

Из вышеизложенных фактов следует что: интенсивность освещения должна соответствовать количеству подаваемого в аквариум углекислого газа и наоборот.

У большинства любителей растений, не владеющих методикой Nature Aquarium недостаток света, и отсутствует подача углекислого газа, поэтому темпы роста растений не высоки –один лист в неделю. Увеличив только свет, вы улучшите рост, но в этом случае возникает угроза появления водорослей. И только приведя освещенность в норму, и сделав подачу углекислого газа получите ускорение роста будет в несколько раз.

Чтобы обеспечить оптимальный фотосинтез водных растений концентрация свободного углекислого газа в воде должна быть порядка 15-30мг/л, при этом нельзя превышать предельно допустимую концентрацию для рыб 30мг/л.

Низкая растворимость углекислого газа в воде, относительно толстый недвижимый слой и высокая концентрация, необходимая для обеспечения фотосинтеза подсказали одному ученому утверждение: "Для пресноводных растений, естественный уровень соединений углерода в воде является главным сдерживающим фактором фотосинтеза…" [3]

При быстром росте растений после начала подачи CO2 очень скоро начнут проявляться признаки нехватки питательных веществ, так как растения быстро использую все железо, калий, магний и прочие микроэлементы. Так что подачу углекислого газа можно использовать в сочетании с ежедневным внесением удобрений.

6.1 Углекислый газ и кислород

Вопреки распространенному заблуждению, углекислый газ не вытесняет из воды кислород, а наоборот, и не ограничивает его доступность для дыхания рыб – они успешно сосуществуют. Наоборот – благодаря хорошему росту растений концентрация кислорода днем, когда растения активно синтезируют, достигает 11 мг/л, что намного выше 100% границы насыщения при температуре воды 24С, и к утру падает только до 8,0 мг/л. Для нормальной жизнедеятельности рыб достаточна концентрация растворенного кислорода в воде 5 мг/л (насыщение 60%).