Можно ли есть растения из аквариума

На сегодняшний день аквариумистика становится все более популярным занятием. Особенно востребованным и желанным, становится так называемый природный аквариум, с живыми растениями и натуральными декорациями в виде камней различных пород, веточек и корней деревьев. Этому способствуют многие факторы, среди которых основным является близость к человеческому восприятию естественных пейзажей и стремление к чистой, естественной природе. Становление (запуск) и содержания такого рода аквариумов требует от аквариумиста определенного багажа знаний, зачастую находящихся на стыке фундаментальных наук, а поскольку основным в природном аквариуме являются растения большая часть востребованных знаний приходится на физику, гидрохимию воды и конечно же понимание принципов питания и процессов жизнедеятельности растений.

Заросли Людвигии ползучей (Ludwigia repens) в природном аквариуме

Анализируя контент тематических групп в социальных сетях, некоторые блоги, ведущиеся аквариумистами, и конечно же массу вопросов, которые задаются в личной беседе справедливо утверждать, что, не смотря на большое количество информации, вопросы питания аквариумных растений раскрыты не в полной мере, осознанный подход и понятийная составляющая большинства аквариумистов, к аквариумам с живыми растениями, требует развития и корректировок.

Первое чему должен научиться аквариумист, решивший содержать природный аквариум — это перестать воспринимать источники света в своём аквариуме как осветительные приборы, свет для растений — это основной вид энергии, благодаря которому происходят все процессы жизнедеятельности внутри и снаружи аквариумного растения. Конечно не маловажным является и световосприятие человеческим глазом всего того, что находится в банке, но все же в начале энергия для растений, а затем все остальное.

Освещение природного аквариума с живыми растениями. Свет — прежде всего источник энергии для растений

Подавляющая масса растений, которые содержаться в аквариумах являются автотрофами, т.е. они научились синтезировать необходимые им органические вещества из неорганических соединений, присутствующих в аквариумной воде. Следовательно, для успешного выращивания аквариумных растений является необходимым понимание вопросов гидрохимии воды, что способствует созданию условий полного обеспечения растений необходимыми питательными веществами и позволяет сознательно управлять процессом питания. Роль воды в данном случае не может быть переоценена, т.к. 85 – 90% зеленной массы высших растений составляет именно вода, и многие органические и неорганические вещества находятся в растениях в виде водных растворов. Именно вода позволяет аквариумному растению создавать и использовать уже накопленные углеводы.

Самой важной особенностью растений является превращение энергии света в энергию химических связей – это является ключевым понятийным моментом и обуславливает сам принцип жизни растений.

Первая стадия, образования органических элементов из неорганических, происходит под действием энергии света и называется фотосинтез! Главными исходными соединениями, участвующими в синтезе сложных молекул, являются вода (H2O) и углекислый газ (CO2). Именно из этих двух элементов, под действием энергии света, в зеленых клетках растений образуются сложные органические соединения с запасом химической энергии. В процессе фотосинтеза можно выделить две последовательные серии реакций; первая серия «быстрых» реакций происходит на свету и зависит от интенсивности освещения; другая серия состоит из ряда более медленных реакций, идет с поглощением тепла и может происходить без света.

Процесс фотосинтеза воспроизводится в зеленых клетках растений, которые называются хлоропласты. Цвет хлоропластов определяет из зеленого пигмента – хлорофилл. Хлорофилл воспринимается зеленым, в следствии особенности потребления световой энергии. Хлорофилл поглощает свет в красных и синих зонах и отражает лучи зеленой зоны. Кроме хлорофилла в хлоропластах содержатся желтые, оранжевые и бурые пигменты, называемые каротиноидами. Они играют вспомогательную роль в фотосинтезе, поглощая свет с другими длинами волн и передавая энергию хлорофиллу.

Подача углекислого газа (СО2) в аквариуме с живыми растениями

Реакции ассимиляции СО2, происходящие в процессе фотосинтеза в рамках данной статьи раскрываться не будут, их в любой момент можно посмотреть в учебниках по биологии. Уместным будет не опускать лишь тот факт, что в процессе фотосинтеза растениями, как побочный продукт, вырабатывается кислород, часть которого в растворенном виде они используют для дыхания, а излишки выпускают в окружающую среду. Конечными продуктами световых реакций фотосинтеза являются НАДФ H и АТФ. Эти соединения на следующей стадии используются соответственно, как восстановитель и источник энергии для превращения CO2 в сахар. Этапы, из которых слагается это превращение, известны под общим названием «темновых реакций фотосинтеза».

Укрупненная стехиометрия процесса фотосинтеза может быть записана в следующем виде:

CO2 + H2O →С6Н12O6 + 6O2.

Обобщая сказанное ране можно сделать вывод, что для успешного протекания процесса фотосинтеза аквариумным растениям необходимы: энергия света, углекислый газ, вода и минеральные вещества. Минеральные вещества учавствуют в промежуточных стадиях фотосинтеза и являются катализаторами.

Очень важной особенностью фотосинтеза является то, что недостаток одной из вышеупомянутых составлявшей не может быть компенсировано избытком другой, а скорость протекания процесса определяется по самому «слабому звену», т.е. вводиться понятие «лимитирующий фактор».

И так, роль катализаторов в процессе фотосинтеза выполняют различные минеральные вещества, которые в зависимости от необходимой доли принято разделять на макро и микроэлементы. Следует понимать, что, не смотря на тот фак, что основными составляющими для роста растений являются свет, вода, кислород и углекислый газ (СО2), без катализаторов, т.е. без макро и микроминералов процесс фотосинтеза останавливается. К макроэлементам, т.е. тем, которые необходимы растениям в большом количестве, относят: азот, фосфор, калий, магний, кальций, а также хлор и серу.

Азот входит в состав всех белковых молекул и аминокислот. Растения получают азот из неорганических соединений, в основном это нитрат – NO3 и аммоний – NH4. Доля азота в аквариумных растениях составляет порядка 3%. Азот в свободной форме, находящийся в атмосфере, для растений является недоступным. Недостаток азота ведет к снижению содержания хлорофилла в листьях, в первую очередь в старых, к уменьшению размеров растения.

После азота, следующим по важности и потреблению является фосфор. На долю фосфора приходится примерно 0,23% массы растения. Фосфатные связи АТФ и АДФ позволяют аккумулировать энергию, запасая и используя ее для транспорта молекул и переноса энергии в клетки. Основным источником фосфора для растений служат фосфаты. Наибольшее количество фосфатов находится в виде дигидрофосфат-ионов H2PO4. Некоторое количество фосфатов содержится также в виде ионов HPO4 и PO4. Соотношение указных ионов непосредственно взаимосвязанно с кислотностью воды. При недостатке фосфора в листьях накапливается красный пигмент антоциан, листья мельчают и становятся уже.

Калий так же является макроэлементом. Роль калия для аквариумных растений весьма многообразно. Содержание калия в растениях составляет примерно 1,4%. Больше всего ионов калия сконцентрировано в листьях растения. Недостаток этого, элемента нарушает азотный обмен и приводит к отмиранию тканей.

Содержание кальция в растении составляет 1,8%. Он входит в состав клеточных стенок в виде малорастворимых солей. Кальций играет важную роль в избирательной проницаемости клеточных мембран. Недостаток этого элемента приводит к недостаточной «плотности» мембран с точки зрения диффузии через них различных веществ. Если молодым растениям не хватает кальция, то они бледнеют и приобретают неправильную форму.

Большое значение в жизни растений имеет магний. Он входит в состав молекул хлорофилла. Содержание магния в растениях составляет 0,32%. При недостатке этого элемента листья желтеют от дефицита хлорофилла. Недостаток магния может создаваться при относительно высоком содержании кальция вследствие антагонизма между ионами.

Фото небольшого 30 литрового природного аквариума с живыми растениями

Наряду с макроэлементами важную роль в питании и жизнедеятельности растений играют микроэлементы. Железо содержится во всех растениях (массовая доля составляет 0,014%). Оно входит в состав многих важных растительных ферментов, участвующих в окислительно-восстановительных реакциях, где используется способность железа резко переходить из двух- в трехвалентное состояние и обратно. При недостатке железа затрудняется синтез хлорофилла, а при сильном недостатке листья могут стать белыми. Заболевание, вызванное недостатком железа, носит название хлороза. Аквариумные растения часто страдают от этой болезни, т. к. в воде, богатой фосфатами, железо быстро выпадает в осадок. Обеспечение нормального питания железом — одна из наиболее важных задач при выращивании водных растений.

Содержание меди в растении составляет 0,0015%. Медь служит составной частью некоторых окислительных ферментов и белков, таким образом, способствуя росту и развитию растений.

Цинк — один из важных биогенных элементов, постоянно присутствует в тканях растений. Его содержание в большинстве организмов составляет 0,01%. Он входит в состав фермента карбоангидразы, который служит катализатором гидратации CO2. Цинк участвует в синтезе растительного гормона — индолилуксусной кислоты. При отсутствии цинка растения остаются недоразвитыми.

Бор содержится в растениях в среднем в доле 0,005%. Он необходим для их нормального развития. Недостаток бора приводит к гибели ростовых (меристемных) клеток и к отмиранию ростовых почек. Литься и стебель растения при этом становятся очень хрупкими.

Марганец— распространенный в природе элемент, является постоянной составной частью живых организмов. В растениях содержание марганца колеблется от сотых до десятитысячных долей процента. Элемент активирует ряд ферментов, участвует в процессах дыхания и фотосинтеза, а также биосинтеза нуклеиновых кислот. Недостаток марганца вызывает некрозы — отмирание растительных тканей.

Кроме указанных выше микроэлементов в состав водных растений так же входят никель, ванадий, кобальт, кадмий, литий, мышьяк. Некоторые участвуют в окислительно-восстановительных процессах, другие заняты в ферментативных реакциях. На сегодняшний день существует ряд присутствующих в растениях элементов, биологическая роль которых полностью не изучена.

Еще один пример природного аквариума с живыми растениями

Принимая во внимание то, что аквариум является практически закрытой, изолированной системой, содержание тех или иных элементов зависит не только от видовых особенностей растения, но и от воды и особенностей региона, из которого вода поступает в аквариум. Не лишним является понимание того, что переизбыток некоторых элементов может оказывать на растения токсичный, губительный эффект. Симптомы отравления (переизбытка элементов) в растениях как правило схожи с их нехваткой. Избыток макроэлементов может привести к бурному развитию водорослей и ухудшению биохимического режима аквариума. Кроме воздействия на организмы, ряд элементов взаимодействует между собой, вступая в химические реакции и образуя не усваиваемые растениями соединения.

Некоторые элементы являются антагонистами, т.е. взаимно подавляют присущее каждому из них действие. Среди таких антагонистических пар можно назвать ионы натрия и калия, железа и марганца, кальция и магния. Степень использования питательных веществ сильно зависит от pH аквариумной воды. Для большинства распространённых аквариумных растений благоприятными считаются значения pH в диапазоне 6,5 – 7,5. Такие параметры кислотности располагают к нахождению большей части элементов в легко доступном для растений состоянии и создается благоприятное условие для поглощения растениями углекислого газа.

Для обеспечения воды питательными веществами достаточно только неорганических веществ, которые аквариумист может легко получить, применяя качественные комплексные макро и микроудобрения. Применение аквариумных удобрений является достаточно обширной темой, требующей дополнительных разъяснений, наглядных схем и примеров, которая будет раскрыта в следующей статье из серии «Как питаются и растут аквариумные растения».