Водни растения

[tishovsx]

Основно въведение във физиологията и екологията на водните растения

от Дейв Хубърт



Въглероден Двуокис

Разтвореният неорганичен въглерод (РНВ) в чистата вода се среща в четири различни форми, като има равновесие между тях. Четирите форми на РНВ са: въглероден диоксид (СО2), въглена киселина (Н2СО3), бикарбонат (НСО3-), и карбонат (СО3=). Общото количество РНВ до голяма степен определя буфериращата способност на прясната вода и отношението между различните форми определя до голяма степен pH.

Въглеродния диоксид се разтваря директно във водата. На повърхността на водата концентрацията на СО2 във въздуха и във водата е почти една и съща - 0.5 мг/л. За съжаление, дифузията на СО2 във водата е почти десет хиляди пъти по-бавна, отколкото във въздуха. Дифузията допълнително се затруднява и от относително дебелия неподвижен слой вода, който заобикаля листата на водните растения (граничен слой на Прандъл). Това е неподвижен слой вода, през който газовете и хранителните вещества чрез дфузия достигат до листата. Той е около 0.5 мм дебел, което е десет пъти повече, отколкото при сухоземните растения. В резултат са нужни около 30 мг/л разтворен СО2 за да се достигнат максималните темпове на фотосинтеза при подводните растения.

Бавната дифузия на СО2 във водата, относително дебелия граничен слой и високата концентрация на СО2 за достигане на максималните темпове на фотосинтезата, са подтикнали един учен да заяви: "За сладководните подводни растения природно съществуващите нива на РНВ представляват основното ограничение за фотосинтезата ... Ограничените количества РНВ при водните растения и нуждата да се запази въглерода се оценяват все повече като особено важни екологични характеристики на водните екосистеми (George Bowes, 'Inorganic Carbon Uptake by Aquatic Photosynthetic Organisms, 1985)."

Водните растения са се адаптирали към ограниченията на СО2 по няколко начина:
- Те имат тънки, често разчленени листа. Това увеличава съотношението на площта към обема и намалява дебелината на граничния слой.
- Тези растения също така имат дълги въздушни канали, наречени аеронхими, които позволяват на газовете да се движат свободно през растението. Това позволява вдишания СО2 да бъде затворен в растението и при някои видове дори позволява СО2 от корените да дифуидира към листата.
- Накрая, много видове водни растения могат да фотосинтезират като използват бикарбонати освен СО2. Това е важно, тъй като при нива на рН между 6.4 и 10.4 основните количества РНВ в сладката вода съществува под формата на бикарбонати.

За аквариста снабдяването със СО2 може да бъде увеличено по два начина. И двата метода работят като се увеличи степента на дифузия на СО2 в растенията. Първо, може да се увеличи потока на водата в аквариума. Това ще понижи дебелината на граничния слой и ще доведе концентрациите на СО2 до тези във въздушна среда. Този метод не е скъп, лесен е за осъществяване и ще доведе до отлично развитие на водните растения в повечето случаи. Второ, СО2 може да бъде инжектирано в аквариума. Този метод може да е скъп и ако се прилага неправилно може да бъде смъртоносен за рибките. Той е най-вече необходим ако има големи дневни отклонения на рН в аквариума или при растителни видове, които са напълно неспособни да разграждат бикарбонати (като Cabomba sp.).

Повече информация за добавянето на СО2 в аквариума можете да получите тук.

Светлина

Хлорофилът абсорбира светлината с дължина на вълната от 400 до 700 нм. Тази част от спектъра се нарича фотосинтетично активно излъчване (ФАИ). Интензитетът на светлината при ясен слънчев ден е приблизително 2000 микромола/м2/с, или 100 килолукса ФАИ. Светлината обаче се разсейва бързо в сладката вода и подводните растения получават доста по-малко количество светлина от тези стойности.

Подводните растения са се адаптирали към ниските нива на светлината в сладката вода и се класифицират като сенколюбиви такива. Например, хлоропластите на водните растения – това са органелите, съдържащи хлорофил, често се намират в най-горния клетъчен слой на листата, за да се абсорбира колкото се може повече светлина. В допълнение, максималните темпове на фотосинтеза се достигат когато интензитета на светлината е между 15 и 50% от максималния. Водните растения също имат и ниска Точка на Компенсиране на светлината (ТКС). ТКС е точката, при която темпа на фотосинтеза е равен на темпа на дишането и растежа спира. Това позволява на растенията да растат до дълбочини, на които получават само от 1 до 4% от дневата светлина(20 до 80 микромола/м2/с ФАИ).

За аквариста висок интензитет на светлината е този, при който се достига максималния темп на фотосинтезата. Само метал-халогенните лампи могат да дадат този интензитет. Среден интензитет може да бъде достигнат с флуоресцентни лампи даващи от 0.5-1.0 Вата на литър. При този интензитет фотосинтезата няма да бъде на максимум, но ще бъде все още по-високо от нивото на дишане. Всички стойности под 0.5 Вата на литър се окачествяват като ниски. На това ниво на осветеност ще бъдат достигнати нивата на ТКС, при които ще виреят само най-издръжливите на мрак растения. Разсейването на светлината във водата зависи от дължината на вълната. Водата абсорбира светлина от крайните инфрачервени и ултравиолетови части на спектъра, разтворената органика абсорбира синя, виолетова и ултравиолетова светлина, фитопланктонът абсорбира синя и оранжево-червена светлина, а разтворените фини неорганични частици абсорбират светлина от целия спектър. Следователно водните растения са изложени на светлина, която варира твърде много. Още повече, качеството на светлината се променя доста бързо в зависимост от дълбочината, мътността, цъфтежа на водорасли и количеството и вида на разтворената органика. Тези данни предполагат, че водните растения са твърде приспособими към светлинните условия заради естеството на обитанието си, и че осигуряването на пълноспектърна светлина в сладководните аквариуми е излишно.

Всъщност, в научната литература има обширни доказателства, че сладководните растения запазват високи нива на растеж при обикновена студена бяла флуоресцентна светлина. Разбира се, осветяване с пълноспектърна светлина може да бъде полезно ако трябва да се постигне естествено оцветяване на растенията и при опитите на запалени акваристи да се постигне цъфтеж на 'трудни' водни растения.

Растенията са чувствителни към дължината на деня. Светочувствителният пигмент се нарича фитохром и абсорбира светлина в червената лента на спектъра. Изследванията показват, че някой аквариумни растения са растения на късия ден, някой обичат дългите дни, а за други дължината на деня няма значение. Когато растенията се отглеждат при 'неправилна' дължина на деня, те ще продължат да фотосинтезират когато има светлина и ще се размножават вегетативно, но няма да минат през пълния си жизнен цикъл и няма да цъфтят. Това е вярно както за сухоземните, така и за водните растения. По принцип най-сигурно е тропичните аквариумни растения да се отглеждат при кратък ден, което означава, че те ще цъфтят при дължина на деня от 10 до 12 часа. Растенията от умерените пояси се отглеждат при дълъг ден и те ще цъфтят при дължина на деня от 14 до 16 часа.


Минерални хранителни вещества

Най-важните минерални хранителни вещества са групирани в две категории. Хранителните вещества, които се използват в големи количества, се наричат макроелементи. Те са азот (N), сяра (S), магнезии (Мg) и калий (К). Хранителните вещества, използвни от растенията в малки количества, се наричат микроелементи. Това са желязо (Fe), манган (Мn), мед (Сu), цинк (Zn), молибден (Мо), кобалт (Со) и бор (В). Други елементи като натрия (Na) също се срещат в растенията, но те не играят някаква забележима роля за тях и за това не са класифицирани като важни.

Водните растения, за разлика от тяхните сухоземни роднини, могат да абсорбират хранителни вещества както от водата чрез листата, така и от грунта чрез корените. За съжаление често се приема, че водните растения с развита коренова система могат да получат всички необходими минерални хранителни вещества чрез листата. Това обаче е погрешно. Още в 1905 изследовател на име Реймънд Х. Понд заявява, че: " ... е необходим почвен слой за нормалния растеж." и че: "(вкоренените водни растения) растат по-добре на добра глинеста почва, както и повечето сухоземни растения." От тогава при много аквариумни видове се забелязва доста по-добър растеж, когато са вкоренени в почва, отколкото когато са посадени в пясък. Това важи за различните водни растения независимо от произхода им.

И докато причините за този по-добър растеж не са напълно разбрани, са изяснени някои факти. Първо, в потопените почви няма кислород. Това е полезно за растенията, тъй като при анаеробни условия свояването на Fe, P и N е по-лесно отколкото в аеробни. Второ, концентрацията на хранителни вещества е по-висока в плодородна почва, отколкото във водата отгоре. Трето, няма конкуренция за хранителните вещества с фитопланктона. Това е особено важно, тъй като при хранене през листата големите концентрации на хранителни вещества водят до бързо развитие на водорасли, а при твърде малко храна растенията спират да растат.

Вкоренените водни растения са добре адаптирани към развитие в анаеробен грунт. Те могат да изпомпват достатъчно кислород към корените, така че в много случаи грунта около корените се обогатява на кислород. Те също могат, ако се наложи, да дишат в безкислородна среда и да произвеждат млечна киселина или етанол вместо СО2 като страничен продукт. Растежът на коренните меристерми (растежните връхчета) на някои видове дори се забавя в присъствието на кислород.

Водните растения се нуждаят от определени хранителни вещества в околната вода. Повечето водни растения се нуждаят от Са, Mg, K и въглероден източник във водата, за да растат добре. Казвам повечето, тъй като видове като Isoetes sp. и Lobelia dortmanna дефакто извличат и въглероден диоксид от грунта. Тези растения са адаптирани към кисели меки води където има изключително ниски нива на РОВ и за това абсорбират СО2 от грунта чрез корените.

Водните растения често растат в среда, която често е бедна на минерални хранителни вещества. Може би поради тази причина тези растения могат да абсорбират и съхраняват големи количества от тези вещества за по-нататъшно използване. Концентрацията на някои минерални хранителни вещества в растенията, особено на микроелементи като Fe и Cu, може да превиши нивата им във водата от 1000 до 1000000 пъти. Редовното добавяне на микро и макроелементи, особено Fe, е особено важно за поддържането на растежа на водните растения в аквариума.

П.П. Не претендирам за 100% ефективен превод, за което моля да бъда извинен

[jkk]

браво на теб супер си :D

[miTko]

Вкоренените водни растения са добре адаптирани към развитие в анаеробен грунт. Те могат да изпомпват достатъчно кислород към корените, така че в много случаи грунта около корените се обогатява на кислород. Те също могат, ако се наложи, да дишат в безкислородна среда и да произвеждат млечна киселина или етанол вместо СО2 като страничен продукт. Растежът на коренните меристерми (растежните връхчета) на някои видове дори се забавя в присъствието на кислород.
Това е интересно, особено последното изречение, защо ли ми се струва, че съм го наблюдавал в моя гьол... :oops:  :oops:

[Longanlon]

Доста добър материал.

Само не знам защо като се опитам да форматирам тексте нещо се преебава.

Edit: да бе, BB code или нещо подобно... сетих се после.

[vlade]

Мерси, доста е впечатляващо.