Кислород и его влияние на рост аквариумных растений
Запись от Salton размещена 01.04.2012 в 19:31
Хош верь, а хош не, но так оно и есть.
Кислород и его влияние на рост аквариумных растений
Hanns-J. Krause
Сколь-нибудь эффективное питание растений невозможно при высоком содержании кислорода в воде по причине редокс-процессов и разрушения хелатов, более того, может препятствовать внутренней регуляции процесса фотосинтеза. Следовательно, подводные растения могут расстроить внешнюю среду посредством собственного производства кислорода.
Опыт многих аквариумистов показывает, что блестяще развивающиеся растения можно наблюдать при неожиданно низком содержании кислорода и если вы изменяете внешние условия (напр. освещение или воду), то необходимо отрегулировать содержание кислорода, чтобы предотвратить возможную катастрофу. Проблемы с культивированием некоторых сложных растений, напр. Barclaya longifolia (красная форма) или Cabomba schwartzii, очевидно, в основном связаны с концентрацией кислорода.
Некоторые из описанных ниже процессов являются причиной редокс-феномена, однако при попытке регистрации редокс-потенциала в данных случаях достаточно сложно получить реальные результаты. Малая концентрация ионов (из-за чего потенциал изменяется медленно и держится нестабильно) и обрастание электродов водорослями может приводить к ошибочным результатам вообще. Тем не менее, 10-летние измерения природных и аквариумных вод, и это подтверждают данные других авторов, показали, что уровень кислорода определяет редокс-потенциал пресных вод. Более того, можно отказаться от измерения редокс-потенциала вообще, заменив его измерением содержания кислорода.
Лимнологические исследования последних 20 лет в Европе, Бразилии, Таиланде и на Шри-Ланке показали, что успешный рост водных растений, в общем, отмечается при низком уровнем кислорода (в диапазоне 2-6 мг/л). Результаты исследований в личных аквариумах и аквариумах клубов аналогичны. Высокое содержание кислорода в большинстве случаев сопровождается слабым ростом растений и необходимостью борьбы с водорослями. И, наоборот, в аквариумах с великолепно растущими растениями неожиданно низкий уровень кислорода. Типичная ситуация – 3 мг/л утром и 5 мг/л вечером.
Лишь в некоторых случаях хороший рост наблюдается при содержании кислорода 8-9мг/л. Такие аквариумы обычно снабжены системой постоянного удобрения в комбинации с хорошо окисляющим фильтром, но культивирование здесь "трудных" растений никогда не бывает успешным.
Стимулирующий эффект низкого содержания кислорода имеет три составляющие.
1. Питание.
В аквариумах питание водных растений складывается из способности емкости к продуцированию питательных веществ для растений путем разрушения остатков корма и экскрементов, а также через внесение удобрений. Присутствующий кислород тут же начинает окисление наличных минеральных веществ и в результате этого большинство из них осаждаются и становятся недоступными для растений (рис.1). Кроме того, некоторые важнейшие элементы (напр. железо, марганец) слабо доступны в аквариуме для растений вообще.
Большое количество кислорода ускоряет окисление и, как результат, ускоряет исчезновение многих питательных элементов. Защита хелатами эффективна лишь короткое время потому, что они быстро разрушаются микроорганизмами.
При низком уровне кислорода окисление идет медленнее и поэтому необходимое питание имеется в течении более длительного времени.
2. Внешний метаболизм.
Внешний метаболизм и потребление энергии зависит от концентрационного градиента растворов. Абсорбция питательных элементов растениями происходит лучше с увеличением их концентрации.
С другой стороны функция выделения метаболитов тем легче, чем ниже их концентрация во внешней среде. Этот эффект заслуживает внимания с точки зрения продуцирования кислорода. Большое количество кислорода производится растениями при фотосинтезе и он должен быть выделен в окружающую среду. Низкий уровень кислорода в воде облегчает этот процесс, в то время как при высоком его содержании растению потребуются дополнительные энергетические затраты на выделение кислорода против градиента концентрации.
3. Фотосинтез.
В результате фотосинтеза образуется глюкоза. Для этого необходимо редуцировать двуокись углерода:
6СO2 + 6H2O + световая энергия = С6H12O6
Редукционные процессы могут происходить только при низком редокс-¬потенциале. В самом деле, в центре протекания фотосинтеза редокс-¬потенциал ничтожно мал и может быть зарегистрирован индикатором редокс¬-потенциала ТТС (около -430 mV, pH7). Этот низкий потенциал абсолютно необходим для фотосинтеза, напр. при продуцировании ферридоксина. Но редокс-потенциал окружающей воды в среднем равен +520 mV. Против этой огромной разницы почти в 1000 mV растения должны были выработать защиту и эта суперзащита должна быть тонкой, чтобы пропускать свет. Эта сложная задача для растений, требующая больших энергетических затрат. Совершенно ясно: при низком содержании кислорода растениям необходимо меньшее количество энергии для поддержания фотосинтеза.
Низкий уровень содержания кислорода стимулирует рост подводных растений потому что:
- необходимое питание доступно в течении более длительного времени;
- выделение кислорода при фотосинтезе требует меньших затрат энергии;
- меньше энергозатраты на поддержания необходимых внутренних условий для протекания фотосинтеза.
Итак:
* Уровень кислорода не должен подниматься выше 6мг/л. Экспериментально показано, что многие виды (Mayaca fluviatilis, Cabomba schwartzii, Barclaya longifolia и т.п.) нуждаются в еще более низком его содержании. Стагнирующие водные растения могут быть вызваны к росту через понижение уровня кислорода до 4мг/л путем продувки через воду инертного газа аргона. Очевидно, что виды, подобные вышеперечисленным, не могут обеспечить защиту центров фотосинтеза при высоком редокс-¬потенциале окружающей среды.
* При подмене воды уровень кислорода может подняться так значительно, что это может вызвать гибель отдельных видов. Микроскопическое исследование гибнущих растений наводит на мысль, что проводимость клеток блокирована осевшими окисленными железосодержащими соединениями (Mengel, 1984). Если уровень кислорода поднимать медленно, то растения, кажется, привыкают к подъему на несколько единиц.
* Внезапная гибель растений при увеличении интенсивности освещения хорошо известна. Это происходит вследствие увеличения содержания кислорода и тех же процессов с железосодержащими соединениями. Исследования показали, что гибель растений не происходит, если предприняты меры по предотвращению повышения содержания кислорода.
Уровень кислорода в аквариуме может контролироваться интенсивностью освещения, фотопериодом, фильтрацией, содержанием способных к окислению органических компонентов, плотностью посадки рыб и растений и т.п. Рост растений сильно связан с реальным удалением кислорода. Окружающая среда может быть кондиционирована добавлением органических смесей натурального происхождения, обладающих редуцирующими и хелатирующими свойствами (по данным автора в малых количествах они необходимы всегда).
Аквариумы, заряженные для выращивания растений, при указанных концентрациях кислорода не опасны для рыб. Этот факт прекрасно иллюстрируют великолепные аквариумы, содержащие и рыб и растения. На рис.3 вы видите дискусов в прекрасном аквариуме с растениями с 3 мг/л кислорода утром и 5 мг/л вечером, хотя содержание кислорода в природных местах обитания этих рыб гораздо выше (Geisler, 1984).
Oxygen and its influence on the growth of aquarium plants (hight subaquatic freshwater plants). - Bull de I'Institut oceanographique. Monaco, № special 5, 181-186.
Кислород и его влияние на рост аквариумных растений
Hanns-J. Krause
Сколь-нибудь эффективное питание растений невозможно при высоком содержании кислорода в воде по причине редокс-процессов и разрушения хелатов, более того, может препятствовать внутренней регуляции процесса фотосинтеза. Следовательно, подводные растения могут расстроить внешнюю среду посредством собственного производства кислорода.
Опыт многих аквариумистов показывает, что блестяще развивающиеся растения можно наблюдать при неожиданно низком содержании кислорода и если вы изменяете внешние условия (напр. освещение или воду), то необходимо отрегулировать содержание кислорода, чтобы предотвратить возможную катастрофу. Проблемы с культивированием некоторых сложных растений, напр. Barclaya longifolia (красная форма) или Cabomba schwartzii, очевидно, в основном связаны с концентрацией кислорода.
Некоторые из описанных ниже процессов являются причиной редокс-феномена, однако при попытке регистрации редокс-потенциала в данных случаях достаточно сложно получить реальные результаты. Малая концентрация ионов (из-за чего потенциал изменяется медленно и держится нестабильно) и обрастание электродов водорослями может приводить к ошибочным результатам вообще. Тем не менее, 10-летние измерения природных и аквариумных вод, и это подтверждают данные других авторов, показали, что уровень кислорода определяет редокс-потенциал пресных вод. Более того, можно отказаться от измерения редокс-потенциала вообще, заменив его измерением содержания кислорода.
Лимнологические исследования последних 20 лет в Европе, Бразилии, Таиланде и на Шри-Ланке показали, что успешный рост водных растений, в общем, отмечается при низком уровнем кислорода (в диапазоне 2-6 мг/л). Результаты исследований в личных аквариумах и аквариумах клубов аналогичны. Высокое содержание кислорода в большинстве случаев сопровождается слабым ростом растений и необходимостью борьбы с водорослями. И, наоборот, в аквариумах с великолепно растущими растениями неожиданно низкий уровень кислорода. Типичная ситуация – 3 мг/л утром и 5 мг/л вечером.
Лишь в некоторых случаях хороший рост наблюдается при содержании кислорода 8-9мг/л. Такие аквариумы обычно снабжены системой постоянного удобрения в комбинации с хорошо окисляющим фильтром, но культивирование здесь "трудных" растений никогда не бывает успешным.
Стимулирующий эффект низкого содержания кислорода имеет три составляющие.
1. Питание.
В аквариумах питание водных растений складывается из способности емкости к продуцированию питательных веществ для растений путем разрушения остатков корма и экскрементов, а также через внесение удобрений. Присутствующий кислород тут же начинает окисление наличных минеральных веществ и в результате этого большинство из них осаждаются и становятся недоступными для растений (рис.1). Кроме того, некоторые важнейшие элементы (напр. железо, марганец) слабо доступны в аквариуме для растений вообще.
Большое количество кислорода ускоряет окисление и, как результат, ускоряет исчезновение многих питательных элементов. Защита хелатами эффективна лишь короткое время потому, что они быстро разрушаются микроорганизмами.
При низком уровне кислорода окисление идет медленнее и поэтому необходимое питание имеется в течении более длительного времени.
2. Внешний метаболизм.
Внешний метаболизм и потребление энергии зависит от концентрационного градиента растворов. Абсорбция питательных элементов растениями происходит лучше с увеличением их концентрации.
С другой стороны функция выделения метаболитов тем легче, чем ниже их концентрация во внешней среде. Этот эффект заслуживает внимания с точки зрения продуцирования кислорода. Большое количество кислорода производится растениями при фотосинтезе и он должен быть выделен в окружающую среду. Низкий уровень кислорода в воде облегчает этот процесс, в то время как при высоком его содержании растению потребуются дополнительные энергетические затраты на выделение кислорода против градиента концентрации.
3. Фотосинтез.
В результате фотосинтеза образуется глюкоза. Для этого необходимо редуцировать двуокись углерода:
6СO2 + 6H2O + световая энергия = С6H12O6
Редукционные процессы могут происходить только при низком редокс-¬потенциале. В самом деле, в центре протекания фотосинтеза редокс-¬потенциал ничтожно мал и может быть зарегистрирован индикатором редокс¬-потенциала ТТС (около -430 mV, pH7). Этот низкий потенциал абсолютно необходим для фотосинтеза, напр. при продуцировании ферридоксина. Но редокс-потенциал окружающей воды в среднем равен +520 mV. Против этой огромной разницы почти в 1000 mV растения должны были выработать защиту и эта суперзащита должна быть тонкой, чтобы пропускать свет. Эта сложная задача для растений, требующая больших энергетических затрат. Совершенно ясно: при низком содержании кислорода растениям необходимо меньшее количество энергии для поддержания фотосинтеза.
Низкий уровень содержания кислорода стимулирует рост подводных растений потому что:
- необходимое питание доступно в течении более длительного времени;
- выделение кислорода при фотосинтезе требует меньших затрат энергии;
- меньше энергозатраты на поддержания необходимых внутренних условий для протекания фотосинтеза.
Итак:
* Уровень кислорода не должен подниматься выше 6мг/л. Экспериментально показано, что многие виды (Mayaca fluviatilis, Cabomba schwartzii, Barclaya longifolia и т.п.) нуждаются в еще более низком его содержании. Стагнирующие водные растения могут быть вызваны к росту через понижение уровня кислорода до 4мг/л путем продувки через воду инертного газа аргона. Очевидно, что виды, подобные вышеперечисленным, не могут обеспечить защиту центров фотосинтеза при высоком редокс-¬потенциале окружающей среды.
* При подмене воды уровень кислорода может подняться так значительно, что это может вызвать гибель отдельных видов. Микроскопическое исследование гибнущих растений наводит на мысль, что проводимость клеток блокирована осевшими окисленными железосодержащими соединениями (Mengel, 1984). Если уровень кислорода поднимать медленно, то растения, кажется, привыкают к подъему на несколько единиц.
* Внезапная гибель растений при увеличении интенсивности освещения хорошо известна. Это происходит вследствие увеличения содержания кислорода и тех же процессов с железосодержащими соединениями. Исследования показали, что гибель растений не происходит, если предприняты меры по предотвращению повышения содержания кислорода.
Уровень кислорода в аквариуме может контролироваться интенсивностью освещения, фотопериодом, фильтрацией, содержанием способных к окислению органических компонентов, плотностью посадки рыб и растений и т.п. Рост растений сильно связан с реальным удалением кислорода. Окружающая среда может быть кондиционирована добавлением органических смесей натурального происхождения, обладающих редуцирующими и хелатирующими свойствами (по данным автора в малых количествах они необходимы всегда).
Аквариумы, заряженные для выращивания растений, при указанных концентрациях кислорода не опасны для рыб. Этот факт прекрасно иллюстрируют великолепные аквариумы, содержащие и рыб и растения. На рис.3 вы видите дискусов в прекрасном аквариуме с растениями с 3 мг/л кислорода утром и 5 мг/л вечером, хотя содержание кислорода в природных местах обитания этих рыб гораздо выше (Geisler, 1984).
Oxygen and its influence on the growth of aquarium plants (hight subaquatic freshwater plants). - Bull de I'Institut oceanographique. Monaco, № special 5, 181-186.
Всего комментариев 0
