Akvaristika

Ekologie rostlinného akvária

a jako solidní základ,
na němž stojí dobrá
kterou podrobujeme
kritice v ohni věcné
x
Publikováno: 01.04.2017, Aktualizováno: 19.06.2017

Experimenty: Vliv sekundárních iontů

      Rotala & Bacopa: Roztřiďovací sada

Autoři výzkumu:
1) Maq – problematika minerální výživy rostlin a modelování živných roztoků, autor hypotézy "překážejících iontů"
2) Marcel G – experimentální zázemí pro naše řízené pokusy

Cíl a schéma experimentu

Cíl: Identifikovat specifika a optimální podmínky pro dobrý růst a kondici rostlin Rotala wallichii a Bacopa monnieri.

Schéma experimentu je podobné jako u předchozích růstových experimentů (viz Růstová křivka sedmi druhů akvarijních rostlin), s několika menšími úpravami.

Experiment je koncipován jako tři po sobě následující testovací sady, z nichž každá zkoumá jiné proměnné a trvá přibližně 3-4 týdny.

V předchozích experimentech jsem používal živný roztok v podstatě bez potřebných odborných znalostí (teoretických základů). Výsledkem byly živné roztoky, které byly navrženy bez velkých ohledů na rovnováhu sekundárních iontů, a vycházely ze stejně nevyvážených (a tedy neoptimálních) metod, jaké se dnes v rostlinné akvaristice běžně používají.

Na základě četby pramenů, a především pak Marschnerovy knihy "Mineral Nutrition of Higher Plants" došel kolega Maq k závěru, že minerální výživa v mých předchozích experimentech nebyla navržena zrovna vyváženě, resp. jednotlivé ionty v ní byly zastoupeny velmi nepřirozeně. To mohlo být hlavní příčinou růstových problémů u Rotaly wallichii, ale i jiných druhů rostlin, které tyto nerovnováhy sice mohly snášet lépe, ale optimální to pro ně pravděpodobně také nebylo. Primárním cílem osmé sady tedy nebylo přijít s nějakou převratnou recepturou, nýbrž zkusit narovnat ty nerovnováhy směrem k "normálnímu" poměru sekundárních iontů.

Dalo by se říct, že při výběru výchozí testovací receptury se nám nabízely dva základní postupy:

1) vycházet z "normální vody" (a zmapovat odchylky), anebo
2) vycházet z předpokládané stoichiometrie rostlinného těla – tj. obsahu živin v sušině (a zmapovat odchylky).

V odborné literatuře jsme se dočetli, že optimálního růstu lze obvykle v případě živin, jako jsou NPK a mikroprvky, dosáhnout už při velmi nízkých koncentracích, pokud jsou tyto živiny rostlinám dodávány nepřetržitě, jinými slovy, že nutriční nároky rostlin lze uspokojit extrémně nízkými koncentracemi iontů v externím roztoku (za předpokladu udržování nepřetržitého přísunu). Za optimálních podmínek, při nichž je udržován nepřetržitý přísun živin, jsou tedy pro dosažení maximálního růstu rostlin zapotřebí jen velmi nízké koncentrace živin v externím roztoku. Na základě toho jsme formulovali hypotézu, že pro rostliny je pravděpodobně lepší, když mají k dispozici spíše nižší koncentrace živin, zato však ve vyváženém poměru (tj. takovém, který odpovídá přibližně poměru živin v jejich pletivu), než vysoké koncentrace živin, z nichž se pak musejí složitě "přehrabovat" a vybírat si z nich jen to, co opravdu potřebují (což je pro ně pravděpodobně energeticky mnohem náročnější).

Na základě této naší počáteční hypotézy jsme tedy v první testovací sadě vzali za základ víceméně "normální vodu" (tj. vodu s převahou vápníku a uhličitanů, která je nejběžnější), přičemž NPK jsme ponechali konstantní (na relativně nízké, leč pro dobrý růst podle našeho názoru dostatečné koncentraci), zatímco sekundární ionty (tj. anionty CO32-, SO42-, Cl-, a kationty Ca2+, Mg2+, Na+) jsme stupňovali od velmi malého až po relativně velké množství, abychom si ověřili, zda je náš výchozí předpoklad správný. Snažili jsme si tedy ověřit hypotézu, že R.wallichii bude pravděpodobně preferovat spíše řídkou vodu, zatímco B.monnieri by mohla naopak preferovat spíše hustší vodu.

Jak se záhy ukázalo, náš předpoklad se ukázal být správný (minimálně v případě R.wallichii). V osmé sadě jsme tedy zjistili, že 1) R.wallichii skutečně preferuje spíše řídkou vodu, a že 2) na rovnováze (a koncentraci) sekundárních iontů záleží, přičemž u některých (citlivých) rostlin více, zatímco u jiných (tolerantnějších) méně.

Rovnováha (či koncentrace) sekundárních iontů tedy nemá stejnou důležitost pro všechny rostliny. Některé rostliny (např. B.monnieri) jsou vůči měnícím se koncentracím sekundárních iontů očividně mnohem tolerantnější, a škodlivé pro ně tyto koncentrace začínají být až při mnohem vyšších úrovních. To ale na druhou stranu nemusí nutně znamenat, že jim vyšší koncentrace sekundárních iontů vyhovují lépe. Může to být i tak, že je prostě dokáží jen lépe snášet. K ověření skutečných preferencí těchto tolerantnějších rostlin by byly zapotřebí další testy. Prozatím postačí, když konstatujeme, že i při velmi nízkých koncentracích sekundárních iontů rostly tyto rostliny velmi dobře a bez růstových defektů (stejně jako R.wallichii).

Výsledky osmé sady nám tedy dodaly odvahu se v modelování "správné" vody důrazně orientovat na Marschnerovy poměry jakožto základ. Před osmou sadou bychom si na něco takového netroufali; teď už ano. Je samozřejmě možné, že zjistíme odchylky mezi ideální stoichiometrií rostlinného těla a složením optimálního roztoku, ale vycházet ze stoichiometrie rostlinného těla je podle nás metodicky správným postupem. Marschnerova stoichiometrie (a nikoli "normální voda") je ten pevný bod, od kterého je podle našeho názoru správné začít a ohledávat okolí. Při tomto ohledávání si pak můžeme klást případně otázky typu "Proč rostlina roste nejlépe se dvěma atomy vápníku v roztoku, když k její spotřebě stačí atom jeden?".

1. sada: Vliv sekundárních iontů

Živiny

mmol/ℓ
ŽivinaAkvárium
#1#2#3#4#5
 
 
CO2~0,50
Anionty:
CO32-0,100,300,601,202,40
 
SO42-0,050,150,300,601,20
Cl-0,050,100,150,250,45
H2PO4-0,012
NO3-0,10
Σ:0,310,661,162,164,16
Kationty:
Ca2+0,100,300,601,202,40
Mg2+0,050,150,300,601,20
 
Na+0,000,050,100,200,40
K+0,05
NH4+0,10
Σ:0,300,651,152,154,15
µmol/ℓ
Stopové prvky:
Fe [DTPA]0,358
Mn [EDTA]0,244
B0,245
Cu [EDTA]0,044
Zn [EDTA]0,043
Mo?
 
mg/ℓ
ŽivinaAkvárium
#1#2#3#4#5
Kondukt.56109175266465[µS/cm]
pH6,006,476,777,077,37
CO2~20
Anionty:
CO32-6,018,036,072,0144,0
[°dKH]0.561.683.376.7313.47[°dKH]
SO42-4,814,428,857,6115,3
Cl-1,83,55,38,916,0
H2PO4-1,2
NO3-6,2
Σ:20,043,377,5145,9282,7
Kationty:
Ca2+4,012,024,048,196,2
Mg2+1,23,67,314,629,2
[°dGH]0.842.515.0210.0520.09[°dGH]
Na+0,01,22,34,69,2
K+2,0
NH4+1,8
Σ:9,020,637,471,1138,4
µg/ℓ
Stopové prvky:
Fe [DTPA]20
Mn [EDTA]13,4
B2,7
Cu [EDTA]2,75
Zn [EDTA]2,75
Mo?
 

Zdroje živin:

SloučeninaKationtAniont
Plyny:
    CO2--
Soli:
    CaCO3Ca2+CO32-
    MgSO4Mg2+SO42-
    NH4NO3NH4+NO3-
    KClK+Cl-
    NaClNa+Cl-
Kyseliny:
    H3PO4H+H2PO4-
Směs mikroprvků:
    Tenso Cocktail--

Množství chemikálií k dosažení požadovaných koncentrací:

g/13ℓ
ChemikálieAkvárium
#1#2#3#4#5Σ:
NH4NO30,1040,5200
H3PO40,0150,0750
KCl0,0480,2400
NaCl0,0000,0380,0760,1520,3040,5700
MgSO4*7H2O0,1600,4810,9611,9233,8457,3700
CaCO30,1300,3900,7811,5613,1235,9850
Tento Cocktail0,00670,0335
Celk.mineralizace:0,46371,08271,99173,80977,445714,7935

 

Zásobní roztoky:

ChemikálieMnožstvíObjem
roztoku
Dávka
#1#2#3#4#5
(g)(mℓ)
NH4NO30,520500100100100100100
KCl0,242500100100100100100
NaCl0,57045003060120240
MgSO4*7H2O7,370460103060120240
H3PO45 mℓ45011111
Tenso Cocktail1,00044433333
CaCO35,985920002000600120024004800
Množství hnojiva celkem:410860152028405480

Oxid uhličitý (CO2)

Jednou z nejsložitějších věcí na tomto experimentu je udržovat v jednotlivých akváriích po celou dobu stabilní hladinu CO2 (resp. stabilní pH). K dosažení tohoto cíle používám jemné jehlové ventily (jimiž reguluji přísun plynu do jednotlivých akvárií) a kvalitní pH metr (pomocí něhož soustavně monitoruji pH, které slouží jako nepřímý ukazatel koncentrace rozpuštěného oxidu uhličitého).

Časový průběh nastavení pH a teploty v jednotlivých akváriích:
DatumAkva #1Akva #2Akva #3Akva #4Akva #5
b/mpH°Cb/mpH°Cb/mpH°Cb/mpH°Cb/mpH°Cb/m = počet bublin (Ø 4 mm) za minutu
---6,0025---6,4725---6,7725---7,0725---7,3725
0,561,683,376,7313,47°dKH
1.den27.5.2017, 15h7,0025,17,2624,57,5224,57,6624,87,7024,7
 27.5.2017, 21h6,7525,87,0325,97,5726,07,6826,37,8025,2
2.den28.5.2017, 08h6,3225,16,4125,56,6825,07,0925,57,1324,7
 28.5.2017, 15h6,2325,26,3525,46,7925,17,0625,47,1225,0 = zvýšení přísunu CO2 (projeví se snížením pH)
3.den29.5.2017, 07h6,0224,86,2625,26,8025,27,0925,27,1424,8 = snížení přísunu CO2 (projeví se zvýšením pH)
 29.5.2017, 20h6,0425,46,4625,76,9225,97,2025,67,2724,9
4.den30.5.2017, 19h6,0925,56,5025,96,9825,97,2125,37,1625,1
5.den31.5.2017, 19h6,0225,86,4125,56,5625,87,0526,17,2025,9
6.den01.6.2017, 20h6,0925,46,5525,96,8525,67,1125,67,3725,5
7.den02.6.2017, 19h6,xx25,x6,xx25,x6,xx25,x7,xx25,x7,xx25,x
8.den03.6.2017, 07hvýměna vody
9.den04.6.2017, 18h5,9125,36,4325,56,7525,67,2225,57,4425,3
10.den05.6.2017, 22h5,8525,56,4825,66,8025,87,2025,67,4525,3
11.den06.6.2017, 19h5,9524,86,4725,06,8224,87,1824,87,4424,5
12.den07.6.2017, 19h5,8424,16,4524,06,8224,27,1324,27,4823,9
13.den08.6.2017, 19h5,7023,76,4023,86,7624,07,0924,37,4024,0
14.den09.6.2017, 19h5,8823,96,4324,36,7724,37,1524,17,4324,0
15.den10.6.2017, 07hvýměna vody
 10.6.2017, 19h5,9723,26,4823,26,7223,36,9823,37,4123,2
16.den11.6.2017, 21h6,0025,06,5025,26,7325,26,9825,07,4624,8
17.den12.6.2017, 21h5,9324,36,4725,56,7225,77,0025,27,5025,1
18.den13.6.2017, 20h5,9525,16,5525,26,8325,57,0924,77,4524,6
19.den14.6.2017, 21h5,7824,86,4725,36,8125,37,0125,37,2525,2
20.den15.6.2017, 20h6,1125,26,5025,66,8625,57,0425,47,4325,1
Legenda:
CO2pH
mg/ℓmmol/ℓ#1#2#3#4#5
35-45 0,80-1,02  5,65 – 5,76   6,12 – 6,23   6,42 – 6,53   6,72 – 6,83   7,02 – 7,13 
25-35 0,57-0,80  5,76 – 5,90   6,23 – 6,38   6,53 – 6,68   6,83 – 6,98   7,13 – 7,28 
15-25 0,34-0,57  5,90 – 6,12   6,38 – 6,60   6,68 – 6,90   6,98 – 7,20   7,28 – 7,50  ← cílové rozmezí
10-15 0,23-0,34  6,12 – 6,30   6,60 – 6,77   6,90 – 7,07   7,20 – 7,37   7,50 – 7,67 
5-10 0,11-0,23  6,30 – 6,60   6,77 – 7,07   7,07 – 7,37   7,37 – 7,67   7,67 – 7,97 

Fotodokumentace

Podrobnou fotodokumentaci z průběhu první testovací sady najdete v galerii.

[27.05.2017] Fotodokumentace:

|

Výsledky

Rotala wallichii:
  • Akva #1: 22,906 g
  • Akva #2: 19,889 g*
  • Akva #3: 14,226 g
  • Akva #4: (neváženo)
  • Akva #5: 12,872 g
Bacopa monnieri:
  • Akva #1: 23,385 g
  • Akva #2: 25,396 g
  • Akva #3: 27,830 g
  • Akva #4: (neváženo, test pokračuje v další testovací sadě)
  • Akva #5: 23,778 g
* Hmotnost odstřihnutých stonků použitých pro test 09-1 odhadnuta na základě hmotnosti podobných stonků.

Marcel Goliaš © 2019