Ekologie rostlinného akvária

V mantinelech zdravého rozumu a kritického myšlení

804
Publikováno: 22.11.2012, Aktualizováno: 06.10.2017

Vhodné parametry vody

Voda je prostředím, kde musí vodní rostliny, živočichové i mikroorganismy žít. To, zda bude tato voda pro jejich život vhodná či dokonce optimální, určují její příměsi → obsah vodíkových a hydroxidových iontů (pH), obsah vápníku a hořčíku (tvrdost), obsah tlumivých látek, především hydrogenuhličitanů (alkalita), obsah anorganických a organických látek či sloučenin (živiny, cukry, tuky, bílkoviny, škodliviny a další), obsah oxidačně-redukčních činidel (redox), nebo obsah mikroskopických organismů (viry, bakterie, řasy). Přestože všechny tyto příměsi netvoří ve vodě ani 0,05%, rozhodují o její celkové kvalitě.

Bývá zvykem používat v akváriu pitnou vodu z vodovodního řadu nebo studny, což ovšem může být v nejednom případě prvním zdrojem problémů, s nimiž se bude akvarista potýkat. Voda totiž není všude stejná. Její kvalitu ovlivňuje řada parametrů a látek, které jsou v ní přítomné. Z tohoto důvodu je důležité věnovat kvalitě vody značnou pozornost. V první řadě je potřeba zjistit, jaké optimální parametry by měla akvarijní voda mít, a poté je třeba zjistit, do jaké míry se tomu naše pitná voda z vodovodního adu (nebo studny) blíží. Pokud se některé důležité parametry výrazně liší, bude rozhodně lepší takovou vodu před použitím v akváriu vhodným způsobem upravit → viz článek Reverzní osmóza: úprava nevhodné vody.

Vodárny zpravidla odstraňují z vody většinu látek, které rostliny ke svému životu potřebují (např. fosforečnany, železo, mangan, CO2, nebo důležité organické látky jako jsou přírodní cheláty), ale stává se také, že některé látky naopak neodstraňují, i když by to bylo pro akvaristy žádoucí (např. dusičnany, sírany, chloridy, sodík, vápník, hořčík, ale třeba i měď nebo zinek, jejichž povolená koncentrace pro člověka je 30-50x vyšší než pro ryby). Na různých místech republiky se tedy mohou parametry vody výrazně lišit. Někdo nemá ve vodě téměř žádné živiny, zatímco jiný jich tam může mít až příliš. Doporučuji v této souvislosti článek kolegy Maqa s názvem Složení pitné vody v České republice.

To všechno samozřejmě ovlivňuje chemické složení vody, které se bude s největší pravděpodobností vždy (více či méně) lišit od optimálních hodnot pro akvarijní rostliny, ryby a mikroorganismy.

Podzemní vs. povrchová voda

Obecně by se dalo říct, že pokud je zdrojem vaší pitné vody podzemní voda z povrchových vrtů, budete mít s největší pravděpodobností vodu s poměrně vysokým obsahem minerálních látek, která není pro růstu většiny vodních rostlin ideální. Mnohem lépe na tom budou akvaristé, jejichž pitná voda pochází buď z hloubkových vrtů nebo z povrchových vod (např. z přehrad nebo řek). Taková voda mívá zpravidla nižší obsah minerálních látek, což většině vodních rostlin vyhovuje, a to, co tam může chybět, lze velmi snadno doplnit ve formě hnojiv.

Stojatá vs. tekoucí voda

Kdysi byla mezi akvaristy rozšířená představa, že čím je voda v akváriu starší, tím lépe. Tuto představu už spousta akvaristů dnes nesdílí a praktikuje časté výměny vody, i když je třeba vzít v potaz, že v dobře navrženém a citlivě provozovaném rostlinném akváriu může docházet k dokonalé mineralizaci odpadních látek, a tím i dlouhodobému udržování akvarijní vody v dobrém stavu. Na druhou stranu však většina ryb a prakticky všechny naše rostliny pocházejí z oblastí, kde kvalita vody výrazně převyšuje tu naší. Například v tropech (odkud pochází většina našich rostlin a ryb) se voda mění přibližně 100x za hodinu. Řada rostlin totiž pochází z rychle tekoucích potoků, říček a řek, kde rychlost proudění dosahuje zhruba 3,5 m/s a voda je tam bohatá na železo.

Ani sebelepší filtrace nedokáže tento hendikep vykompenzovat. Dokonce ani pravidelnými týdenními výměnami vody nenapodobíme nikdy v našem akváriu podmínky, jaké panují v tropických vodách. Tento fakt je třeba si vrýt do paměti. V akváriu se bude většina odpadních látek (které tam nevyhnutelně vznikají) hromadit, zatímco v řece je odnese proud. [Podpoříme-li však mineralizaci detritu a spotřebu živin rostlinami, může se nám podařit tento úděl zmírnit, nebo dokonce zvrátit.]

Navíc v řekách bývá momentální obsah živin naprosto minimální (někdy až neměřitelný), ale díky jejich trvalému přísunu jich mají rostliny i přesto k dispozici vždy dostatek. Naproti tomu v rostlinných akváriích může být řádově vyšší množství živin už v samotné pitné vodě, nemluvě o hojně rozšířeném a oblíbeném přihnojování do vodního sloupce, kterým často už tak vysoké koncentrace živin v pitné vodě ještě uměle zvyšujeme pomocí tekutých hnojiv. To má samozřejmě za následek, že zatímco voda v tropech je na živiny relativně chudá a je velmi čistá, akvarijní voda se může [při vydatném hnojení] živinami snadno přesytit (což je jeden extrém), nebo z ní [při střídmém hnojení a použití špatného substrátu] mohou naopak rostliny živiny poměrně rychle vyčerpat a začnou strádat (což je druhý extrém).

Existují ale i rostliny, které pocházejí ze stojatých vod (zpravidla jezírek nebo rybníků), které jsou pro pěstování v akváriích mnohem vhodnější (např. Hydrilla, Aponogeton, Utricularia, Myriophyllum, Bacopa, Rotala, Limnophila, Elodea nebo Sagittaria). Těm pak ale zase na druhou stranu nemusí vyhovovat silnější proudění, které může v akváriu vytvářet výkonný filtr nebo pomocná čerpadla.

Rostlinné akvárium je o kompromisech

Co z toho plyne? Z toho plyne jediné, a to, že každé akvárium je o určitých kompromisech mezi ideálním (optimálním) a reálně dosažitelným stavem. Není to však něco, co by rostliny a živočichové v přírodě neznali. Naopak, optimální stav všech věcí panuje v přírodě jen zřídka kdy. I přesto bychom se ale měli snažit, abychom se těmto optimálním podmínkám co nejvíce přiblížili, protože čím hůře tyto optimální podmínky ve svém akváriu napodobíme, tím hůře se v něm bude akvarijním rostlinám, živočichům a mikroorganismům dařit, a tím větší problémy při tom mohou vyvstat.

Pozitivní na tom je, že většina těchto optimálních podmínek se pohybuje v určitém rozsahu. To znamená, že optimální pH pro ryby není jedna konkrétní hodnota (např. 7,0), ale určitý rozsah hodnot (6,5 až 8,5). Stejně tak to platí i u většiny ostatních parametrů (viz dále).

Důležité je si také uvědomit, že pro každý organismus znamenají "optimální podmínky" něco jiného. Jiné tedy budou optimální podmínky pro rostliny, jiné pro ryby a jiné pro mikroorganismy, přestože tyto rozdíly nemusejí být velké či zásadní. Jiné optimální podmínky budou platit i pro různé druhy rostlin → některé rostliny mohou preferovat vodu spíše řídkou (málo mineralizovanou), zatímco jiné hustší (více mineralizovanou). Odlišné preference panují mezi rostliny i pokud jde o světlo a další fyzikálně-chemické parametry.

Tohle všechno má velký praktický dopad, neboť z toho vyplývá, že není dost dobře možné v jednom akváriu zajistit dokonale optimální podmínky pro růst všech druhů vodních rostlin (některým se může dařit lépe, zatímco jiným hůře). Pokud budu mít v akváriu dva druhy rostlin, z nichž jeden bude preferovat řídkou vodu (chudou na živiny) a druhý hustou vodu (s vyšším obsahem minerálů), nelze počítat s tím, že budou mít obě tyto rostliny v jednom akváriu stejné optimální podmínky k růstu.

Druhý praktický dopad je ten, že pokud vám bude někdo tvrdit, že ve svém akváriu (při jedněch a těch samých podmínkách) úspěšně pěstoval všechny možné druhy akvarijních rostlin, pak ten člověk buď lže, nebo v lepším případně neví, že rostliny, které tam pěstoval, nepěstoval rozhodně vždy v (pro ně) optimálních podmínkách.

Návrh vhodných parametrů akvarijní vody

Esenciální živiny

Považuji za důležité zde ještě jednou zdůraznit, že parametry pitné vody, které jsou považovány za přijatelné pro člověka, nemusí být optimální pro vodní rostliny či ryby. Jaké jsou tedy optimální parametry akvarijní vody, které by vodním rostlinám zajistily vhodné prostředí pro dobrý růst a kondici? Na tuto otázku neexistuje jednoduchá odpověď, je ale podle mého názoru rozumné při tom vycházet z poměrů látek (živin) v rostlinném pletivu. Rostliny do sebe z vody a sedimentu přijímají živiny v takovém množství, které odpovídá jejich potřebám. Některé živiny sice mohou přijímat i navíc (což se označuje jako luxusní příjem), ale základní nároky rostlin na esenciální živiny jsou už poměrně dobře zmapované a my tak už víme, kolik kterých živin rostliny pro dobrý růst potřebují. Další podstatnou informací je, že tyto potřeby jsou u všech druhů rostlin velmi podobné (s jen minimálními odchylkami).

Rostliny potřebují kromě vody (H2O) a uhlíku (C) celkem 14 esenciálních látek (živin), a tyto látky jsou v jejich pletivech obsaženy v určitém množství a určitých poměrech. Například dusíku (N) je v rostlinném pletivu přibližně 4x více než draslíku (K), což je po dusíku pro rostliny druhá nejdůležitější živina. Vápníku (Ca) potřebují rostliny asi 8-9x méně než dusíku, a železa dokonce přibližně 600 tisíc krát méně než dusíku (viz tabulka níže).

Na základě této tabulky by bylo možné navrhnout jakousi výchozí "optimální koncentraci živin" v akvarijní vodě, která by měla rostlinám poskytovat ± vyváženou minerální výživu:

Prvek   Koncentr.  
v sušině
Molární konc. 
ve vodě
Molární
hmotnost  
Hmotnostní konc.
ve vodě
(µM/g dw)*    (µM)(g/mol)  (mg/l)
N1000.000000.00014.00001.5800 7.00 NO3-
K240.00000027.120000038.96001.0600
Ca117.00000013.220000039.96000.5300 0.07°dGH
Mg78.0000008.810000023.99000.2100 0.05°dGH
P60.0000006.780000030.97000.2100 0.64 H2PO4-
S29.0000003.280000031.97000.1000 0.31 SO42-
 (µg/l)
Cl2.6700000.302000034.970010.5500
B1.7000000.192000011.01002.1200
Fe1.6700000.189000055.9400 10.5600 = 0.011 mg/l
Mn0.8500000.096000054.94005.2800
Zn0.2900000.032800063.93002.0900
Cu0.0890000.010100062.93000.6300
Ni0.0016000.000180057.94000.0100
Mo0.0010000.000110097.91000.0110
 
* Přepočteno z [mg kg-1], viz tabulka vlevo.

Poznámka:
1 mg/ℓ N = 4.43 mg/ℓ NO3-, 1 mg/ℓ P = 3.07 mg/ℓ H2PO4-, 1 mg/ℓ S = 3.00 mg/ℓ SO42-

Výše uvedený poznatek má pro nás zcela zásadní význam, protože pokud chceme rostlinám zajistit optimální prostředí, znamená to, že bychom jim měli dopřát vodu, ve které budou mít přibližně vyvážený poměr všech esenciálních živin. Pokud bude v akvarijní vodě kterákoli živina ve výrazně odlišném poměru (což je u většiny pitných vod spíše pravidlem než výjimkou), může to vést u některých citlivějších rostlin k potlačení (inhibici) růstu či nejrůznějším růstovým deformacím.

Příklad:
Máme-li ve svém akváriu 1.58 mg/ℓ N (= 7 mg/ℓ NO3), měli bychom tam mít vedle toho ideálně zhruba: ~1 mg/ℓ K, ~0.5 mg/ℓ Ca, ~0.2 mg/ℓ Mg, ~0.2 mg/ℓ P (= 0.6 mg/ℓ H2PO4), 0.1 mg/ℓ S (= 0.3 mg/ℓ SO4), ~10 µg/ℓ Fe (= 0.01 mg/ℓ Fe), ~5 µg/ℓ Mn atd.

To je ale samozřejmě ve většině pitných vod problém, protože obzvláště podzemní vody z povrchových vrtů obsahují několikanásobně větší množství většiny sekundárních iontů (jako je sodík, vápník, hořčík, sírany a chloridy). Zkuste se zamyslet nad tím, co to asi může udělat s některými rostlinami, když místo vyvážené stravy v podobě např. 0.3 mg/ℓ síranů, jim nalijete do akvária třeba 100 mg/ℓ (tedy více než 300-násobek).

Dokonce ani v případě, kdy byste svým rostlinám dopřáli luxusních 30 mg/ℓ dusičnanů, nebudou schopné k tomu sníst o moc více než 5 mg/ℓ draslíku, 2 mg/ℓ vápníku, 1 mg/ℓ hořčíku, 3 mg/ℓ fosforečnanů, 1 mg/ℓ síranů nebo 0.05 mg/ℓ železa. Cokoli jim dáte navíc, do nich budete cpát zbytečně, a nadbytečné množství živin nemusí být pro rostliny vždy neškodné (spíše naopak). Naše předběžné testy potvrzují, že nadbytek sekundárních iontů (přinejmenším některým) rostlinám škodí.

Ostatní fyzikálně-chemické parametry

Jak udržet vodu dlouhodobě čistou

V akváriu, skrze které neprotéká čistá voda, tak jako skrze koryto tropické říčky, lze udržet vodu dlouhodobě čistou a vhodnou pro dobrý růst vodních rostlin jen s obtížemi. To proto, že nejen vodní živočichové, ale dokonce i samotné rostliny produkují odpadní látky (vedlejší produkty fotosyntézy), které vodu znečišťují a které se mohou ve vodě hromadit, a zhoršovat tak její kvalitu.

Zdaleka nejjednodušší a nejrychlejší způsob, jak vodu v akváriu "vyčistit", je vyměnit ji jednoduše za novou, čerstvou, ovšem jen v případě, pokud je tato čerstvá voda pro život vodních organismů vhodná. Pokud totiž vyměníte akvarijní vodu, která je znečištěná velkým množstvím rozpuštěných organických látek, za vodu, která je znečištěná velkým množstvím minerálních látek (např. extrémně vysokými koncentracemi sodíku, vápníku, hořčíku, síranů, chloridů nebo dusičnanů), tak tím vodním rostlinám ani živočichům asi příliš nepomůžete.

Základními požadavky na udržení dobré kvality vody mezi jejími pravidelnými výměnami je:

Vhodné parametry akvarijní vody pro rostliny detailněji

Základní parametry vaší vody najdete obvykle na webových stránkách místní vodárny v podobě protokolu o zkoušce/rozboru pitné vody. Níže jsou podrobněji rozebrány vhodné parametry akvarijní vody, které se mohou od parametrů vaší pitné vody lišit.

Pokud se budou vaše parametry vody od těchto navržených parametrů výrazně lišit, je dobré popřemýšlet buď o úpravě vaší vody, nebo o omezení výběru rostlin jen na ty druhy, které budou dané parametry vody dobře snášet.

Uhlíkaté látky

Rozpuštěný organický uhlík (DOC)

Rozpuštěný organický uhlík (DOC) poskytuje v akváriu zdaleka největší ochranu před toxicitou kovů. V jezerech a řekách se koncentrace DOC pohybuje v rozmezí 1-30 mg/ℓ (s průměrem kolem 6 mg/ℓ). Obvykle není vidět a pozná se tak nanejvýš podle žlutavého zabarvení vody. Kovy se na DOC pohotově vážou. Každý 1 mg DOC na sebe dokáže navázat až 1 µeq kovu (což odpovídá např. 33 µg Zn, 32 µg Cu nebo 9 µg Al). Navázané kovy se pak hůře vstřebávají, a jsou tudíž méně toxické než rozpustné kovy. Příkladem DOC, které vážou kovy, jsou například: aminokyseliny, organické kyseliny (např. kyselina citrónová), polypeptidy, proteiny a huminové látky (různorodé, blíže neurčité sloučeniny vznikající při bakteriálním rozkladu rostlinné hmoty). Huminové sloučeniny se na těžké kovy vážou mnohem silněji než vápník. To znamená, že tyto sloučeniny zmírní toxicitu kovů dokonce i ve vodě, která je měkká a obsahuje málo Ca. V kyselých, měkkých vodách některé citlivé druhy ryb vůbec nedokážou přežít, pokud tam nejsou alespoň 2 mg/ℓ rozpuštěného organického uhlíku (hlavním důvodem je to, že v kyselých, měkkých vodách bývá řada látek více toxická).

Z tohoto důvodu je proto lepší, když se koncentrace rozpuštěného organického uhlíku v akváriu pohybuje v rozmezí 1-3 mg/ℓ.

Oxid uhličitý (CO2)

Převážná většina akvaristů, kteří mají v oblibě rostlinná akvária, zastává názor, že optimální koncentrace CO2 v rostlinných akváriích se pohybuje kolem 35 mg/ℓ. Asi málokdo by vám však dokázal vysvětlit, kde se tato hodnota vzala a jestli je pravda, že je pro vodní rostliny skutečně optimální (a pro ryby neškodná).

Oxid uhličitý představuje pro rostliny hlavní esenciální živinu, kterou rostliny potřebují v několika-násobně vyšším množství, než všechny ostatní živiny dohromady. To jinými slovy znamená, že bez CO2 (příp. jeho vázané formy HCO3-) se žádná rostlina neobejde! Pro srovnání uvedu, že oxidu uhličitého (CO2) potřebují rostliny asi 20x více, než druhé nejdůležitější živiny na seznamu → dusíku (N).

První, co by si měli akvaristé uvědomit, než začnou do svého akvária přidávat stlačené CO2, je, že většina přírodních vod je oxidem uhličitým přesycená, to znamená, že jeho koncentrace přesahuje hodnoty rovnovážného stavu se vzduchem, které se pohybují kolem 0.4-0.8 mg/ℓ v závislosti na teplotě a salinitě. V jezerech bývá koncentrace CO2 obecně nižší než v potocích či řekách. Vůbec nejvyšší hladinu CO2 mívají podzemní vody, kde se koncentrace oxidu uhličitého pohybuje v rozmezí 40-80 mg/ℓ. V potocích či řekách se může koncentrace CO2 pohybovat v rozmezí 0.4 až 40 mg/ℓ. V tropických vodách, kde je velká rozmanitost rostlinných druhů, bývá koncentrace CO2 kolem 10 mg/ℓ.

Když vědci zkoumali vliv koncentrace CO2 na růst několika vybraných vodních rostlin, přišli na to, že maximální koncentrace, kterou jsou tyto rostliny schopné snést (aniž by u nich došlo k otravě a následné inhibici růstu či jiným projevům toxicity), se pohybuje kolem 40 mg/ℓ.

Druhou věc, kterou by si měli akvaristé před přidáváním CO2 do svého akvária uvědomit, je, že rychlost růstu není lineární, nýbrž spíše logaritmická. Co to znamená? To znamená, že pokud dosáhne rychlost růstu svého maxima (100%) při 40 mg/ℓ, při poloviční koncentraci (20 mg/ℓ) nebude rychlost růstu poloviční (jak by tomu bylo v případě lineárního růstu), ale třeba 90%. Jinými slovy, zatímco při 40 mg/ℓ může růst většina vodních rostlin na maximum, pokud se spokojíte s poloviční rychlostí, mohou vám stačit třeba i jen 4 mg/ℓ. Řada vědců, kteří studují růst vodních rostlin, je pak přesvědčena o tom, že k dobrému růstu prakticky všech vodních rostlin by mělo bohatě stačit 7-13 mg/ℓ CO2 (což zhruba odpovídá přirozené koncentraci oxidu uhličitého v tropických řekách, odkud pochází většina našich akvarijních rostlin). Při těchto koncentracích by podle nich měla růst většina rostlin téměř na maximum. Dokládá to i studie s rostlinou Riccia fluitans, při které vědci zjistili, že rozdíl v nárůstu biomasy u této rostliny zásobené oxidem uhličitým o koncentraci 7 mg/ℓ vs. 35 mg/ℓ byl pouhých 24%. To znamená, že zatímco rostliny zásobené přísunem 35 mg/ℓ rostly na 100%, u stejných rostlin zásobených oxidem uhličitým o koncentraci pouhých 7 mg/ℓ dosahovala rychlost růstu úctyhodných 76% (tj. ¾ maximální možné rychlosti růstu).

Každý akvarista by si tak měl položit otázku, jestli má smysl se hnát za "maximálním možným růstem", když mezi dobrým a maximálním růstem není prakticky žádný podstatný rozdíl.

Zvýšené koncentrace CO2 však nejsou vhodné ani pro vodní živočichy (konkrétně ryby či bezobratlé). V jedné studii, kde vědci zkoumali, jaký vliv na mladé rybky budou mít koncentrace 2 mg/ℓ, 8 mg/ℓ a 18 mg/ℓ CO2, zjistili, že se vzrůstající koncentrací CO2 podstatně klesala výsledná hmotnost (a tím pádem i rychlost růstu) a 'tloušťka' sledovaných ryb, a zároveň se zvyšovala i četnost a intenzita očních onemocnění → léze, šedý zákal, exoftalmie (vypoulené oči), bubliny pod bělimou. Na základě podobných vědeckých studií stanovila norská vláda pro chov ryb v recirkulačních akvakulturách horní hranici maximální přípustné koncentrace CO2 v chovné vodě na 15 mg/ℓ. Autor výše uvedené studie (Dr. Damian Moran) mi doporučil, abychom (pokud nám záleží na zdraví našich ryb) v akváriích tuto koncentraci raději nepřekračovali, i když ještě lepší (bezpečnější) by podle něj bylo udržovat koncentraci CO2 ve vodě pod hodnotou 10 mg/ℓ (přestože některé druhy ryb dokážou vyšší koncentrace CO2 tolerovat lépe než jiné). Toto doporučená maximální hodnota pro ryby (~10 mg/ℓ) se pozoruhodně shoduje s doporučenými hodnotami pro vodní rostliny. Například Dr. Lubomír Adamec z Botanického ústavu v Třeboni nám doporučuje nastavit optimální a efektivní koncentraci CO2 pro dosažení "vysoké míry fotosyntézy" na hodnoty mezi 0,15-0,3 mM/ℓ (7-13 mg/ℓ).

Poznámka: Jedním ze způsobů, jak je možné zjistit, zda už je pro ryby v našem akváriu CO2 toxické, je sledovat, zda netrpí nefrokalcinózou, tj. ukládáním vápníku v ledvinách vedoucí k jejich poškození, což je ovšem možné ověřit pouze při pitvě.

Dovolte mi ještě malou poznámku k dávkování extrémně vysokých koncentrací živin do rostlinných akvárií. V rostlinných akváriích některých lidí přesahuje koncentrace rozpuštěného CO2 hodnoty 50 mg/ℓ (v některých případech se dokonce blíží i 100 mg/ℓ). Nejenže jsou takto vysoké koncentrace zcela nevhodné pro vodní živočichy (ať už z krátkodobého či dlouhodobého hlediska), ale dovolím si tvrdit, že nejsou vhodné už ani pro vodní rostliny. To, že nějaký živočich nebo rostlina při takto vysokých koncentracích nezemře, ještě neznamená, že jim to vyhovuje nebo že to na ně nebude mít jiné (na první pohled nenápadné) negativní účinky. Přestože na některé druhy akvarijních ryb nemusí mít zvýšená koncentrace CO2 prakticky žádný negativní vliv, na jiné druhy negativní vliv mít může. Tento negativní vliv však nemusí mít za následek okamžitou smrt nebo vážné poruchy chování, ale může se projevovat i mnohem nenápadněji a dlouhodoběji (např. větší stres, ztráta chuti k jídlu, ukládání usazenin na vnitřních orgánech nebo jejich deformace, pomalejší růst, horší kondice či větší náchylnost k onemocnění, vyšší úmrtnost jiker či plůdků, reprodukční problémy, nebo nižší délka života). Na Mostecku a Ostravsku také žijí lidé (a vychovávají tam své děti), ale nikdo asi nepochybuje o tom, že nadlimitní koncentrace škodlivých látek ve vzduchu z přilehlých povrchových dolů nemají na jejich zdraví žádný negativní vliv (což spolehlivě potvrzují i četné lékařské studie a statistické údaje o respiračních a kardiovaskulárních onemocnění tamnějších obyvatel).

I když pro řadu věcí v akvaristice neexistují spolehlivé údaje, vždy je dobré posuzovat věci zdravým selským rozumem. I když nemusím vědět o žádných vědeckých studiích ohledně toxicity CO2 na ryby (či rostliny), mohu na základě logické úvahy předpokládat, že pokud se některé ryby ve své domovině evolučně adaptovaly na vodu s relativně nízkým obsahem CO2, pak akvárium s 35 mg/ℓ rozpuštěného oxidu uhličitého pro ně zcela určitě nebude představovat optimální prostředí.

Alkalita (HCO3-)

Kompletní vzorec pro celkovou alkalitu je následující:

pufry                                                   kyseliny
┌-------------------------------------------------┴-------------------------------------------------┐   ┌---┴---┐
uhličitany                   hydroxokomplexy                       fosforečnany       acetátové ionty
┌-------┴-------┐  ┌------------------┴------------------┐   ┌-------------┴-------------┐   ┌---┴---┐
KNK = [HCO3-] + 2[CO32-] + [B(OH)4-] + [OH-] + [SiO(OH)3-] + [MgOH+] + [H2PO4-] + 2[HPO42-] + 3[PO43-] + [CH3COO-] - [H+]
hydrogenuhličitany
2x uhličitany
hydroxidy bóru
hydroxidy
oxohydroxidy křemíku
hydroxokomplexy hořčíku
dihydrogenfosforečnany
2x hydrogenfosforečnany
3x fosforečnany
acetátové anionty
vodík

Důležité je si všimnout, že všechny výše uvedené ionty přispívají k alkalitě pozitivně (zvyšují ji), zatímco vodík negativně (ten jediný alkalitu snižuje). Jinými slovy, přidáte-li do vody kyselinu (tj. ionty H+), alkalita začne klesat. Zvýšíte-li naopak ve vodě koncentraci (hydrogen)uhličitanů, hydroxokomplexů, fosforečnanů či huminových látek, alkalita bude stoupat.

V praxi je nicméně vliv všech těchto iontů (s výjimkou hydrogenuhličitanů) na alkalitu zanedbatelný, protože těchto látek bývá ve vodě zpravidla jen nepatrné množství:

Pufry:

Uhličitany (CO32-):
  • Koncentrace hydrogenuhličitanů [HCO3-] při alkalitě 1°dKH je 22 mg/ℓ, při 3°dKH je to trojnásobek (66 mg/ℓ) a při alkalitě 5°dKH pak pětinásobek (110 mg/ℓ).
  • Koncentrace uhličitanů [CO32-] dosahuje vyšších hodnot až při pH nad 8,5. Při pH 6,5 až 7,0 je jejich koncentrace prakticky 0 mg/ℓ.
Hydroxokomplexy (OH-):
Hydroxokomplexy přicházejí ve významnějších koncentracích v úvahu jen v silně alkalickém prostředí (vysoké pH).
  • Limitní hodnota bóru v pitné vodě je sice 1 mg/ℓ, ale hydroxokomplexy bóru se v kyselé vodě rostlinných akvárií prakticky nevyskytují (0 mg/ℓ).
  • Obsah samotných hydroxidů [OH-] při pH 6 je pouhých 0,0000000037 mg/ℓ, při pH 7 pak 0,000000037 mg/ℓ (10x více) a při pH 8 je to 0,00000037 mg/ℓ, což je prakticky 0 mg/ℓ.
  • Koncentrace oxohydroxidů křemíku [SiO(OH)3-] by ve vodě rostinných akvárií rovněž měla být zanedbatelná (tedy 0 mg/ℓ); to, co měří akvarijní testy, nejsou oxohydroxidy křemíku, ale oxidy křemíku SiO32-, jejichž koncentrace mohou občas při zabíhání akvária dosahovat několika jednotek mg/ℓ.
  • Hydroxokomplexy CaOH+ a MgOH+ se rovněž vyskytují jen v silně alkalickém prostředí, takže při mírně kyselém pH, které je běžné u rostlinných akvárií, je jejich koncentrace prakticky nulová (0 mg/ℓ).
Fosforečnany (PO43-):
  • Fosforečnany [H2PO4- + 2*HPO42- + 3*PO43-] jsou v podstatě jediné sloučeniny, které mohou při velmi vysokých koncentracích (nad 5 mg/ℓ) v kombinaci s velmi nízkou koncentrací hydrogenuhličitanů (uhlič.alkalita pod 3°dKH) mít významnější vliv na celkovou alkalitu; nicméně i při vysoké koncentraci fosforečnanů 1 mg/ℓ a nízké uhlič.alkalitě 3°dKH to dělá pouhá 3%!
Humusové látky (R-COO-):
  • Humusové látky se dělí na 1) huminové kyseliny, 2) fulvokyseliny a 3) huminy. Všechno to jsou poměrně velké molekuly, které mají na svém jádru spoustu karboxylových (COO-) a hydroxilových (OH-) skupin. Tyto negativně nabité skupiny jsou na sebe schopné vázat kladně nabité kationty.
    Podle reakce a sorpční nasycenosti rozeznáváme celkem 3 formy humusu:
    a) kyselý, nenasycený
    b) neutrální, nasycený (vápenatý)
    c) alkalický, nasycený (sodný).
    Kyselý humus (např. světlá rašelina nebo organická složka některých jílovitých substrátů typu ADA Aqua Soil) se skládá z nenasycených humusových kyselin (s převahou fulvokyselin), popřípadě humátu železa a hliníku, a je to koloidní komplex s převahou vodíkových iontů (pH < 5,7). Díky tomu se z něj při rozkladu uvolňují kyselé kationty H+ a na uvolněné místo v karboxylové skupině (R-COO-) se váží bazické kationty (především Ca2+ a Mg2+). V důsledku zvýšení koncentrace kyselých iontů H+ a úbytku bazických iontů Ca2+ a Mg2+ se voda změkčuje a okyseluje, a zároveň dochází i k poklesu její alkality (pufrační schopnosti), neboť část kyselých iontů H+ je neutralizována hydrogenuhličitany (HCO3-).
    Neutrální a alkalický humus, který je sorpčně nasycenou formou humusu (jeho karboxylové skupiny jsou plně obsazeny bazickými kationty), snadno odstraňuje kyselost půdního roztoku výměnou těchto bazických kationtů za kyselé kationty H+. To znamená, že v kyselém prostředí se z humusu uvolní do vody bazické kationty (K+, Na+ Ca2+, Mg2+) a na jejich místo se z vody navážou kyselé kationty H+. Tím dojde k odstranění kyselých iontů H+ z vody, čímž stoupne pH roztoku. Díky této své schopnosti odstraňovat z vody kyselé kationty H+ mají nasycené (tj. neutrální a alkalické) humusové látky vysokou ústojčivou schopnost (alkalitu).
    Maximální limit pro huminové látky v pitné vodě je 2,5 mg/ℓ. Tekoucí voda z rašelinišť obsahuje kolem 100 mg/ℓ huminových látek, stojatá rašeliništní voda pak až okolo 500 mg/ℓ. pH rašeliništních vod bývá i pod 4. Od toho, jaký bude substrát obsahovat humus (kyselý vs. neutrální či alkalický) se bude odvíjet i jeho reakce (tj. zda bude vodu spíše okyselovat nebo alkalizovat).
Kyseliny:
  • Obsah vodíkových iontů [H+] je v podstatě stejný, jako obsah hydroxidových iontů, tj. téměř nulový (0 mg/ℓ).
Když to srovnáme, tak na jedné straně máme při alkalitě 3°dKH zhruba 66 mg/ℓ hydrogenuhličitanů, a na druhé straně pak maximálně 3,5 mg/ℓ dalších pufrů (vyjdu-li z údajů uvedených výše), které pozitivně ovlivňují alkalitu, což je poměr zhruba 19:1 (= 95:5%). To znamená, že i při velmi nízké celkové alkalitě (3°dKH) tvoří 95% této hodnoty hydrogenuhličitany, a pouze 5% tvoří ostatní pufry (jako fosforečnany či huminové látky). Při vyšší alkalitě (10°dKH = 220 mg/ℓ hydrogenuhličitanů) by byl tento poměr dokonce 49:1 (= 98:2%).

Bylo prokázáno,*) že hydrogenuhličitany inhibují (nebo negativně ovlivňují) 1) respiraci, 2) syntézu proteinů, 3) růst kořenů, 4) metabolické procesy, 5) absorpci iontů ... a 6) působí u rostlin chlorózu (symptomy deficitu železa), a 7) omezují také akumulaci Fe v prýtech. Hlavním škodlivým účinkem hydrogenuhličitanů je změna funkce membrán v kořenech, takže dojde k narušení původně vysoce selektivního příjmu K, zatímco příjem Na to ovlivní mnohem méně. HCO3- má tedy škodlivý účinek na morfologii kořenů.

*) Zdroj:

  • Miller, G. W. & Evans, H. J. (1956). Inhibition of plant cytochrome oxidase by bicarbonate. Nature, Lond., 178, 974.
  • Steward, F. C. & Preston, C. (1941). Effect of pH and the components of bicarbonate and phosphate buffered solutions on the metabolism of potato discs and their ability to absorb ions. Pl. Physiol., Lancaster, 16, 481.
  • Hutchinson, T. C. (1967). Coralloid root systems in plants showing lime-induced chlorosis. Nature, Lond., 214, 943.
  • Al mansouri, H. M. & Alhendawi R. A. M (2014). Effect of increasing concentration of bicarbonate on plant growth and nutrient uptake by Maize plants. ... DOI: 10.5829/idosi.aejaes.2014.14.01.12273

Některé rostliny sice mají fyziologické mechanismy, které jim pomáhají se těmto negativním účinkům hydrogenuhličitanů více či méně efektivně bránit, naskýtá se ale otázka, zda existuje nějaký rozumný důvod, proč by mohlo být žádoucí mít v rostlinném akváriu, kde mají rostliny neustále k dispozici alespoň přiměřeně malé množství volného CO2, nenulovou alkalitu (pomineme-li na chvíli její pozitivní vliv na tlumení výkyvů pH, tj. její pufrační neboli tlumivou schopnost). Podle všeho žádný takový důvod neexistuje. Pro rostliny se tedy zdají být hydrogenuhličitany (a tedy i alkalita) ve všech ohledech spíše škodlivé či přinejmenším rizikové.

To by mohlo vysvětlovat problémy s pěstováním některých citlivějších rostlin při vyšších koncentracích hydrogenuhličitanů (tj. při alkalitě nad 4°dKH), které někteří akvaristé zmiňují například v souvislosti s rostlinami Tonina fluviatilis, Cabomba caroliniana, Rotala wallichii nebo Vesicularia dubyana.

Vysoká koncentrace hydrogenuhličitanů (tj. vysoká alkalita) v přírodních vodách jde navíc obvykle ruku v ruce s vysokou tvrdostí a vyšším pH (což také může mít na růst rostlin nezanedbatelný vliv). Vysoký obsah vápníku totiž může u rostlin zablokovat příjem některých mikroprvků, a při vysokém pH zase ve vodě rapidně klesá koncentrace volného CO2.

Přes jejich potenciálně škodlivé účinky však mohou hydrogenuhličitany (hlavní složka alkality) sloužit i jako náhradní zdroj uhlíku v případě, kdy rostliny vyčerpají z vody veškerý volný oxid uhličitý. Schopnost využívat v případech krajní nouze místo oxidu uhličitého i hydrogenuhličitanové ionty má pravděpodobně většina vodních rostlin, které se však liší mírou afinice k HCO3- (tj. efektivitou a mírou, do jaké jsou schopné hydrogenuhličitany využívat). Některé rostliny (především agresivní invazivní druhy a rostliny pocházející z tvrdých vod) to dokáží bez problémů, zatímco jiné druhy (pocházející zpravidla z měkkých vod) pouze v omezené míře nebo vůbec (tzv. striktní uživatelé CO2, mezi něž patří třeba bublinatky nebo většina vodních mechů). Přeměna hydrogenuhličitanů na oxid uhličitý je však pro rostliny energeticky náročná (vysilující), proto se k tomuto způsobu obživy uchylují pouze v případě nutnosti (tj. kritického nedostatku volného CO2).

Hydrogenuhličitany jsou také hlavní složkou pufračního (tlumivého) systému. To znamená, že fungují ve vodě jako jakési "neutralizátory" či "lapače", jenž dokáží z vody "odchytit" všechny kyseliny a zásady, které ve vodě vzniknou (nebo se tam dostanou zvenčí), a které by jinak (v dostatečně velkých koncentracích) mohly ve vodě zahubit všechno živé. Zkuste si alkalitu představit jako "miny" a kyselinu jako "nepřátelské ponorky". Dejme tomu, že máte ve vodě 10 min. Když vám tam připlave 5 ponorek a narazí do těch min, tak vám z vody zmizí 5 min + 5 ponorek. Dokud budete mít ve vodě aspoň jednu minu, tak zůstane pH stabilní. Problém nastane pouze v případě, že vám do té vody vpluje příliš hodně ponorek (= kyseliny). Kyselina zreaguje s hydrogenuhličitany (alkalitou), a pokud je všechny "vyčerpá", tak už nebude ve vodě nic, co by bránilo poklesu pH (invazi nepřátelských ponorek). Pokud nemáte ve vodě už žádnou minu (alkalita = 0°dKH), tak stačí třeba i malinkatá ponorčička, a vaše pH klesne třeba až na 3 nebo 4 jednotky, což může mít pro některé organismy fatální následky. Čím více kyselin bude v akvarijní vodě vznikat, tím více hydrogenuhličitanů při její neutralizaci "padne za vlast". To znamená, že při neutralizaci kyselin ve vodě vám tam budou ubývat hydrogenuhličitany, a protože hydrogenuhličitany jsou hlavní složkou alkality, bude vám při tom logicky klesat alkalita. Když se na to podíváme z jiné strany, tak pokud vám v akváriu samovolně klesá alkalita, může to znamenat, že se vám tam někde z něčeho uvolňují do vody kyseliny.

S kyselinami a hydrogenuhličitany souvisí i jeden problém, o němž se mezi akvaristy mluví jako o tzv. "kolapsu pH" (angl. pH crash). K tomuto problému může dojít ve chvíli, kdy bude ve vodě příliš velké množství kyselin a příliš malá koncentrace hydrogenuhličitanů na jejich neutralizaci. Kyseliny se totiž zpravidla ve vodě "rozkládají" (disociují) na jednotlivé sloučeniny, které je tvoří. Například kyselina chlorovodíková (HCl) se ve vodě rozloží na chlór (Cl-) a vodík (H+). Tím se samozřejmě zvýší koncentrace těchto látek ve vodě. Zatímco však mírné zvýšení koncentrace chlóru nebývá nijak kritické, i nepatrné zvýšení koncentrace vodíku by za normálních okolností způsobilo rapidní pokles pH.

Ukážu vám na příkladu, co se stane, když bychom do akvária přidali silnou kyselinu chlorovodíkovou. Ve 100ℓ akváriu s alkalitou 4°dKH máme celkem 142.86 milimolů hydrogenuhličitanů (= 88 mg/ℓ HCO3-). Toto množství hydrogenuhličitanů dokáže zneutralizovat maximálně 142.86 milimolů H+, což představuje přesně 14.58 ml 31% HCl. Pokud bychom tedy do našeho akvária přidali 14.58 ml kyseliny chlorovodíkové, padly by na její zneškodnění (neutralizaci) naprosto všechny hydrogenuhličitany, které v naší vodě jsou. Alkalita by tím pádem klesla na hodnotu 0°dKH (= 0 mg/ℓ HCO3-). Protože by ale hydrogenuhličitany zlikvidovaly všechny ionty H+, které ve vodě po přidání kyseliny vznikly, hodnota pH by se nezměnila a zůstala by na své původní hodnotě. Jakmile bychom ale do vody přidali i jen kapičku další kyseliny, pH by rapidně kleslo na hodnotu blízkou pH 3, protože už by tam nebylo nic, co by ionty H+ neutralizovalo. Z toho samozřejmě vyplývá, že čím méně bude ve vodě hydrogenuhličitanů, tím menší "neutralizační kapacitu" bude voda mít. Jinými slovy, při nízké koncentraci hydrogenuhličitanů (= při nízké alkalitě) si bude voda schopná poradit jen s relativně malým množstvím kyselin. Nicméně i velmi nízká alkalita (1°dKH = 22 mg/ℓ HCO3-) stačí na neutralizaci více než 3.5 ml velmi silné kyseliny chlorovodíkové (v akváriu však žádné silné kyseliny nevznikají, pouze slabé → např. kyselina uhličitá, která vzniká při rozpouštění CO2 ve vodě, patří rovněž mezi slabé kyseliny). A právě z výše uvedených důvodů se akvaristům doporučuje, aby neměli příliš nízkou alkalitu, a pojistili se tak proti riziku rapidního poklesu pH v důsledku nenadálého nárůstu koncentrací kyselin v akvarijní vodě. Zda je toto doporučení v rostlinných akváriích na místě, ponechám na posouzení čtenáře.

Zde bych si dovolil ještě jednu malou poznámku k přidávání CO2 a riziku tzv. "kolapsu pH". Při umělém přidávání CO2 nemůže podle mě k žádnému kolapsu pH dojít, a to ani při extrémně nízké alkalitě (pod 1°dKH). Praktickými pokusy bylo prokázáno, že k tzv. kolapsu neboli zhroucení pH by mohlo v rostlinném akváriu s umělým přidáváním CO2 dojít pouze v případě, že by alkalita (KH) poklesla pod hodnotu 0.01°dKH, což je bez přítomnosti většího množství kyselin (nebo bez velkého množství rostlin schopných odčerpat během dne všechny hydrogenuhličitany) v praxi těžko dosažitelné. Pokud by byla koncentrace CO2 ve vodě kolem 100 mg/ℓ a alkalita by byla 0.5°dKH, pak by měla voda pH 5.2 (což rozhodně nelze považovat za kolaps). Pokud by byla alkalita = 0.1°dKH a CO2 = 100 mg/ℓ, pH by bylo 4.5 (což je už dost nízké, ale pořád to není žádný kolaps). Při alkalitě = 0.01°dKH by pH kleslo na 3.5, což už může pro většinu vodních rostlin představovat vážný problém s fatálními následky. Takže spíše než ke kolapsu pH (při extrémně nízké alkalitě) může dojít spíše k otravě ryb vysokou koncentrací CO2 [v kombinaci s nedostatkem O2/proudění] => neboť při velmi nízké alkalitě bude většina uhlíku ve vodě přítomna ve formě volného CO2. Problémy s rapidním poklesem (nebo chcete-li "kolapsem") pH by tak mohly nastat pouze v případě přítomnosti většího množství kyselin (nebo opravdu intenzivní fotosyntézy rostlin schopných využívat hydrogenuhličitany), které by vedlo k naprostému vyčerpání alkality. K tomu ale v běžném rostlinném akváriu s cirkulující vodou těžko může dojít, neboť se tam neustále ze vzduchu doplňuje malé množství oxidu uhličitého, což brání rostlinám v "přepnutí" do režimu využívání hydrogenuhličitanů.

V jedné vědecké studii*) přišli vědci na to, že už koncentrace 1,76 mg/ℓ CO2 (40 µM) byla pro testovanou vodní rostlinu natolik vysoká, že neměla potřebu se uchylovat k využívání hydrogenuhličitanů, přestože jejich koncentrace ve vodě několikanásobně překračovala koncentraci volného oxidu uhličitého.

*) Zdroj: IWAN JONES, J. The metabolic cost of bicarbonate use in the submerged plant Elodea nuttallii. Aquatic Botany. 2005, 83(1), 71-81. DOI: 10.1016/j.aquabot.2005.05.002. ISSN 0304-3770. Dostupné také z: http://linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/S0304377005001075

Máte-li tedy akvárium postavené v běžně zadýchané obytné místnosti, kde se koncentrace atmosférického CO2 pohybuje v rozmezí 1000-1500 ppm, a ve kterém cirkuluje voda, a kde tudíž panuje rovnovážný stav koncentrace CO2 ve vodě s koncentrací CO2 ve vzduchu, bude se v něm koncentrace rozpuštěného CO2 pohybovat v rozmezí 1,5 až 2,2 mg/ℓ. To uvádím jen pro představu, aby bylo jasné, že mít v akváriu koncentraci nižší, než těch 1,76 mg/ℓ CO2, bude v praxi oříšek (i vzhledem i k tomu, že prakticky v každém rostlinném akváriu jsou kromě rostlin i ryby, které také nějaké CO2 produkují, a skutečná koncentrace CO2 tak bude pravděpodobně ještě o něco vyšší).

Ze všech výše zmíněných důvodu je proto tedy podle mého názoru lepší snažit se mít v rostlinném akváriu alkalitu spíše co nejnižší, nejlépe kolem 1°dKH (a raději ne vyšší než 3°dKH).

Převodní vzorečky, které se vám mohou hodit:

1 mmol/ℓ = 2,8°dKH = 61,46 mg/ℓ HCO3-
1°dKH = 0,37 mmol/ℓ = 21,95 mg/ℓ HCO3-

Dusíkaté látky

Rostliny přijímají dusík (N) v několika formách → jako dusičnany (NO3-), amonium (NH4+) a močovinu (CO[NH2]2). Jiné formy dusíku musejí být nejprve přeměněny do jedné z těchto forem, než je budou moci rostliny využít. Dusík v organických sloučeninách se vyskytuje v podobě velkých organických molekul, které rostliny nejsou schopné přijímat. Tyto N sloučeniny proto musejí projít nejprve procesem dekompozice, při němž se přemění do jedné z výše zmiňovaných přístupných forem N.

Asi nejlépe zdokumentovanou interakcí dusíku s dalšími živinami je vztah mezi amoniem a příjmem P. Když byl jako zdroj N a P ve hnojivu použit fosforečnan amonný [(NH4)3PO4], rostliny do sebe přijímaly více P, než když byly jako zdroj dusíku použity dusičnany (NO3-N) nebo když bylo amonium (NH4-N) od zdroje P odděleno. Kromě vzájemné interakce NH4-P nebyly u dusíku pozorovány žádné podobné interakce s jinými živinami. Nicméně nedostatek N může výrazně omezit příjem většiny ostatních prvků (pravděpodobně hlavně kvůli tomu, že rostlina pak není schopna tak dobře růst, a nepotřebuje tudíž tolik ostatních živin).

Velké množství amoniakálního dusíku (NH4-N) v půdě může vést k jejímu okyselní, protože při nitrifikaci amonia na dusičnany dochází k uvolňování velkého množství kyselého vodíku (H+).

Amoniak (NH3)

Amoniak je jednou z nejdůležitějších a nejběžnějších škodlivin v akváriu. Ryby a bakterie vylučují amoniak jako odpadní produkt svého metabolismu. Amoniak (NH3), který je toxický, existuje v rovnováze s netoxickým amoniem (NH4+). Procentuální zastoupení amonia v roztoku s danou koncentrací dusíku se mění v závislosti na pH. Při každém zvýšení pH o jeden stupeň se koncentrace amonia zvýší 10-násobně. Když se tedy například zvýší pH ze 7.0 na 8.0, procento dusíku, který se vyskytuje ve formě NH3, se zvýší z přibližně 0.33% na 3.3%, zatímco dusík, který se vyskytuje ve formě NH4+, klesne z 99.7% na 96.7%. Takže čím vyšší pH, tím vyšší bude koncentrace NH3 a toxicita dané koncentrace anorganického dusíku.

Citlivost na amoniak je u různých druhů ryb i rostlin různá, takže žádná univerzálně platná nejvyšší přípustná koncentrace jednoduše neexistuje. Pokud však chcete mít jistotu, že se i ty nejcitlivější druhy ryb či jejich vývojová stádia (jikry, plůdek, potěr) budou ve vašem akváriu cítit dobře, doporučuje se udržovat koncentraci toxického amoniaku (NH3) pod 0.02 mg/ℓ. Nepleťte si však toxický, plynný amoniak (NH3) s netoxickým kationtem amoniem (NH4+). Při kyselém pH se převážná většina toxického amoniaku přeměňuje ve vodě na netoxické amonium, takže v kyselých vodách nebývají otravy ryb amoniakem běžné. Čím vyšší pH, tím vyšší riziko otravy ryb.

Pokud jde o toxicitu amoniaku pro rostliny, citlivější druhy může zahubit už koncentrace kolem 1 mg/ℓ; odolnější druhy snesou i dvacetinásobné koncentrace (>20 mg/ℓ).

Rostliny přísunu toxického amoniaku (NH3) do svých buněk nedokáží zabránit, protože NH3 je plyn bez elektrického náboje, a difunduje tudíž volně přes tukovou dvojvrstvu buněčných membrán všech organismů (rostlin, ryb atd.). Naproti tomu amonium (NH4+) má elektrický náboj, a proto nemůže přes tukovou dvojvrstvu bez pomoci (membránových transportérů, enzymů apod.) projít. Zatímco tedy příjem nabitých molekul vyžaduje větší práci, tyto molekuly jsou také méně toxické, protože rostliny mohou regulovat jejich příjem. Za toxicitu malých, nenabitých molekul (jako je NH3, HNO2, H2S, ale také CO2) může být tedy částečně zodpovědná skutečnost, že buňky nemohou regulovat jejich příjem a zabránit tak tomu, aby do nich vstoupily. Proto jsou všechny organismy tak zranitelné vysokými koncentracemi těchto molekul.

U většiny vodních rostlin bylo také zjištěno, že dostanou-li na výběr mezi amoniakem a dusičnany (jakožto zdrojem dusíku), dávají výhradní přednost amoniaku. Pouze v případě, že je amoniak nedostupný, uchýlí se k příjmu dusičnanů. To ale neznamená, že bychom měli přistat přihnojovat rostliny dusičnany a přejít na přihnojování amoniakem, protože (jak už bylo zmíněno) amoniak je značně toxický, a ani amónium není tak úplně bez rizika (stačí, aby stouplo pH, a přemění se okamžitě na toxický amoniak). Z tohoto důvodu je lepší se držet při hnojení osvědčených dusičnanů, a pokud bychom chtěli rostlinám mermomocí přilepšit i amóniem, je třeba pečlivě zvážit možná rizika a přidávat ho pouze v kyselé vodě a raději v malém množství (třeba 0,5 mg/ℓ), a sledovat přitom chování citlivých ryb či krevetek.

Dusitany (NO2- neboli nitrity)

Protože na různé druhy ryb mají dusitany různý vliv, pohybují se smrtící koncentrace v rozmezí 0.3 až 30 mg/ℓ. Důležité je si ale uvědomit, že tak jako u všech toxinů platí, že nižší koncentrace sice nemusejí ryby okamžitě usmrtit, ale mohou v nich vyvolávat stres, díky čemuž mohou nakonec podlehnout nemocím či jiným problémům. Akvaristé by proto měli udržovat hodnoty dusitanů pod 0.03 mg/ℓ NO2-.

Při zabíhání akvária, kdy ještě není ve filtru či substrátu namnožen dostatečný počet nitrifikačních bakterií (které přeměňují toxický amoniak na dusitany, a ty pak dále na dusičnany), může dojít k dočasnému (několika-týdennímu) nahromadění dusitanů v akváriu → jejich koncentrace se v některých případech (především při vyšším obsahu amoniaku ve vodě či substrátu) může vyšplhat i nad 10 mg/ℓ. Proto není nikdy dobrý nápad dávat v několika prvních týdnech po založení do akvária ryby.

Pro rostliny jsou dusitany mnohem méně toxické než pro ryby. V několika studiích, v nichž byly rostliny pěstovány v koncentracích v rozmezí 45-230 mg/ℓ NO2-, se neprokázala žádná nebo jen nepatrná růstová inhibice.

Dusičnany (NO3- neboli nitráty)

Názory na vhodnou koncentraci dusičnanů v akvarijní vodě se u různých akvaristů liší. Vychází to ze skutečnosti, že existuje jen velmi málo vědeckých studií o vlivu vysokých koncentrací dusičnanů na růst a fyziologii vodních rostlin (i když u živočichů je těch studií více), a většina akvaristů ani nemá potřebu po podobných informacích pátrat (a když, tak maximálně jen na místech, kde nic takového zaručeně nenajdou = na internetových fórech).

Na jedné straně se v hydroponii k pěstování rostlin v živných roztocích často používají koncentrace živin, které by i nejodvážnější pěstitel akvarijních rostlin považoval jistě za extrémně vysoké (např. v hydroponii běžně používaný Hoaglandův živný roztok obsahuje 186 mg/ℓ NO3, 47 mg/ℓ K, 19 mg/ℓ PO4 a 0.4-0.8 mg/ℓ Fe).

Na druhé straně však některé růstové experimenty prováděné na vybraných vodních rostlinách naznačují, že maximálního růstu dosahují obvykle i ti největší "žrouti" (jako Pistia stratiotes, Salvinia minima, Ceratophyllum demersum či Eichhornia crassipes) při koncentracích dusičnanů do 20 mg/ℓ, a minimální množství dusičnanů pro dobrý růst (bez zjevných deficiencí) se u nich pohubuje zpravidla v rozmezí 5-10 mg/ℓ NO3. Jiným druhům vodních rostlin mohou k dosažení maximálního růstu stačit i mnohem nižší koncentrace (např. Elodea canadensis a Ruppia maritima dosahují podle výzkumů svého růstového optima [tj. maximální rychlosti růstu] už při ~7 mg/ℓ NO3, a Lagarosiphon major při ~4 mg/ℓ).

Osobně tedy nevidím jediný důvod, proč by měli mít akvaristé (jejichž cílem je dobrý růst vodních rostlin) ve vodním sloupci vyšší koncentrace dusičnanů než 5-10 mg/ℓ. O mnoho nižší koncentrace živin ve vodním sloupci si pak může dovolit ten, kdo ve svém akváriu používá nějaký výživný substrát nebo substrátové hnojivo s postupným uvolňováním živin (např. Osmocote). Pokud většině akvarijních rostlin stačí k dobrému či dokonce optimálnímu (rozuměj "maximálnímu") růstu 5-10 mg/ℓ NO3 a my jim toto množství budeme poskytovat ve formě výživného substrátu, pak není potřeba udržovat zároveň takové množství dusičnanů i ve vodním sloupci.

Pozor: Při extrémně nízkých koncentracích dusičnanů ve vodním sloupci se může v akváriu (při splnění dalších podmínek) začít dařit sinicím. Z tohoto důvodu bych doporučoval udržovat preventivně koncentraci dusičnanů ve vodním sloupci na hodnotě kolem 5 mg/ℓ.

Ještě bych rád napsal několik slov pro ty, co přidávají do svých akvárií každý týden extrémně vysoké koncentrace NO3 (např. 30 mg/ℓ nebo i více). Z prováděných růstových pokusů jednoznačně vyplývá, že když koncentrace živin ve vodním sloupci přesáhne určitou optimální mez (která samozřejmě může být pro různé rostliny různá), začne zpravidla u rostlin docházet k inhibici (útlumu) růstu. To znamená, že když budeme mít ve vodě třeba 15 mg/ℓ NO3, vyroste nám jeden malý výhonek Pogostemonu erectus o 12.7 g/měsíc, zatímco při koncentraci 30 mg/ℓ NO3 už jen o 11.7 g/měsíc, a při 60 mg/ℓ NO3 pak o 10.6 g/měsíc (což má jasně sestupnou tendenci). U některých citlivějších druhů rostlin mohou navíc příliš vysoké koncentrace živin vést i k růstovým deformacím nebo dokonce k úhynu. Proto není pravda, že čím více živin, tím rychleji rostliny porostou. Každá rostlina má své ideální optimum, a pokud toto optimum překročíme, začne u rostlin docházet k "otravě".

Pokud jde o toxicitu dusičnanů (NO3) pro vodní živočichy, pak se v odborné literatuře uvádí, že:

  • Koncentrace dusičnanů, které jsou smrtelné pro 50% vodních organismů v průběhu 4 dnů, přesahují obvykle 400 mg/ℓ NO3.
  • To znamená, že pokud by koncentrace dusičnanů ve vaší akvarijní vodě dosáhla několika set mg/ℓ, můžete počítat s tím, že to do několika málo dní vyhubí přibližně polovinu všech živočichů ve vašem akváriu.
  • Koncentrace, které mívají nějaké viditelné negativní účinky na vodní organismy, se pohybují zpravidla kolem 40 mg/ℓ NO3, přičemž nejnižší takové hodnoty zaznamenané u dospělých ryb a bezobratlých se pohybovaly kolem 12-19 mg/ℓ.
  • To znamená, že hodnoty dusičnanů kolem 15 mg/ℓ by neměly mít negativní účinky na žádné – ani ty nejcitlivější – dospělé (opakuji "dospělé!") ryby.
  • Koncentrace, které mohou představovat zvýšené riziko pro vývojová stádia některých citlivých živočichů, se mohou pohybovat i kolem 1-5 mg/ℓ NO3, přičemž spodní hranice platí pro bezobratlé a horní pro ryby.
  • To znamená, že pokud chováte extrémně citlivé druhy ryb, měli byste udržovat koncentraci dusičnanů ve vodě pod 5 mg/ℓ.
    Pokud chováte extrémně citlivé druhy krevetek, neměla by pro jistotu koncentrace dusičnanů ve vodě přesáhnout 1 mg/ℓ.

Ostatní živiny

Fosforečnany (PO43-)

Funkce P v rostlině:

Fosfor hraje hlavní roli při fotosyntéze a respiraci, neboť je součástí důležitých cukernatých sloučenin (např. ADP a ATP), při jejichž rozkladu dochází k uvolnění značného množství energie, která se pak využívá ve všech typech buněčných pochodů. Produkce cukrů během fotosyntézy a přeměna těchto cukrů na energii během respirace umožňuje tedy rostlině provádět všechny životně důležité funkce. Je-li respirace omezena nedostatkem P, cukry nejsou přeměňovány na energii a hromadí se uvnitř rostlinného pletiva. Akumulace nevyužitých cukrů pak vede k purpurovému zabarvení, které bývá často vidět při nedostatku P.

Fosfor v půdě:

Co je pro akvaristy důležité, je i to, že fosfor je vysoce reaktivní prvek, a jako takový ve vodě a v půdě neexistuje ve své elementární formě (jako P). Převážná většina P se v půdách vyskytuje v prakticky nerozpustných formách, které jsou rostlinám nepřístupné. V úrodných půdách se významná část celkového P nachází v mírně rozpustných formách, které fungují jako “pohotovostní rezerva”, z níž se zásoba rozpustného P v půdním roztoku postupně (tak jak je rostlinami a jinými organismy spotřebovávána) doplňuje.

Rostlinné kořeny přijímají téměř veškerý P ve formě H2PO4- nebo HPO42-, přičemž první forma převládá v kyselejších půdách a je rostlinami přijímána asi 10x lépe než druhá forma ortofosfátových aniontů. V půdách s neutrálním pH (7.0) jsou obě formy zastoupeny přibližně stejným podílem. V zásaditých půdách pak převládá druhá forma ortofosfátů.

Z toho pak plyne, že všechny zdroje P, které aplikujeme do substrátu (či do vody), musí být převedeny do ortofosfátové podoby, než je budou moci rostliny využít. Nicméně ani použití těchto forem fosforu nám nezaručí, že fosfor v této podobě zůstane dostatečně dlouhou dobu. Protože je totiž fosfor vysoce reaktivní, bývá rychle přeměňován do jiných, méně rozpustných forem. To, jaké konkrétní formy vzniknou, závisí na faktorech jako je pH, teplota, a přítomnost a koncentrace dalších prvků.

Protože fosfor je ve většině půd v podstatě nepohyblivý, jakýkoli faktor, který omezí normální růst a funkci kořenů (např. zhutnění půdy), bude mít u těchto rostlin pravděpodobně za následek deficienci P. K tomu může dojít i v půdách s dostatečnou či vysokou zásobou P.

Ve většině půd bývá navíc momentální koncentrace P v půdním roztoku velmi nízká (kolem 0.01 až 0.06 mg/ℓ), a tento fosfor se bude v půdě pohybovat maximálně jen na vzdálenost 2,5 mm. Rostliny fosfor z tohoto uzoučkého okruhu kolem svých kořenů velmi rychle vyčerpají, a aby získaly další P, musejí proto neustále vrůstat do nových oblastí půdy.

Na některých hnojivech se koncentrace P uvádí jako P2O5 (oxid fosforečný), a to i přesto, že se tato sloučenina v hnojivu ani v půdě ve skutečnosti nevyskytuje. Jedná se totiž o univerzální způsob, jak spolu vzájemně srovnávat různé formy P. K převodu P na P2O5 vynásobte P koeficientem 2,3 (P2O5 = P × 2,3). K převodu P2O5 na P vynásobte P2O5 koeficientem 0,435 (P = P2O5 × 0,435).

Faktory ovlivňující dostupnost P:

Jedním z hlavních faktorů, které ovlivňují dostupnost P ve vodě a v půdě, je pH a koncentrace Ca a Al. Jak pH stoupá nad 7.0 (a stoupá koncentrace Ca), stále větší část P je “fixována” rozpuštěným vápníkem do méně rozpustných (= méně přístupných) forem. Jak pH klesá pod 6.0 (a z půdy se začíná vyplavovat Al), stále větší část P je “fixována” rozpuštěným hliníkem. Dalším z faktorů omezujících příjem P je nedostatek O2 v substrátu. Při nedostatku O2 v půdě může dojít až k 50% omezení příjmu P rostlinami. Co může naopak přístupnost P v půdě zlepšit, je přítomnost organických látek. Zvýšený obsah organických látek totiž vede k lepší fixaci Fe a Al, což má za následek omezení fixace P těmito prvky, a tudíž i větší množství přístupného P pro rostliny.

Interakce P s dalšími prvky:

Příjem P rostlinami se podle všeho zlepší, pokud ho zkombinujeme s amoniakálním dusíkem (NH4-N). Přesný mechanismus této reakce ještě není znám, ale předpokládá se, že když dochází k nitrifikaci amonia, zlepší se tím příjem P. Je také známo, že příjem N stimuluje příjem mnoha dalších prvků, což v tom také může hrát určitou roli.

Vápník tvoří často s P nerozpustné sloučeniny, které mohou být dočasně rostlinám nepřístupné. Při této reakci dochází k tomu, že jak se v půdě (či vodě) zvyšuje koncentrace Ca a zároveň i pH, stále více P tvoří s Ca nerozpustné sloučeniny. V takovýchto podmínkách je pak třeba rostliny zásobovat větším množstvím P, pokud chceme, aby rostly pořád stejně rychle.

Příliš vysoké koncentrace P mohou vést také k omezení příjmu Zn, Cu a Mo.

Draslík (K+)

Obsah K v půdě se může velmi lišit, nicméně zpravidla jen 0,1% až 2,0% celkového K v půdě bývá ve formě dostupné pro rostliny. Přístupný draslík se vyskytuje v půdě v iontové podobě jako kladně nabitý kationt K+. Jako takový je přitahován k negativně nabitým koloidním částicím (převážně jílu a organické hmotě), které tvoří kationtovou výměnnou kapacitu (CEC) půdy. Čím vyšší CEC, tím více K může být v půdě vázáno, a tím více K je pak zapotřebí k adekvátní výživě rostlin. Dostupnost K pro rostliny se může zhoršit v případě výrazné nerovnováhy mezi K a ostatními hlavními kationty (především Ca2+, Mg2+, ale někdy i H+, Al3+ a Na+). Například v půdách s vysokým pH, kde bývá nadbytek Ca, může vápník omezit příjem K. Naopak v silně kyselých půdách, kde bývá často nadbytek vodíku (H), hliníku (Al), železa (Fe) a někdy i dalších kationtů, mohou tyto prvky soutěžit s draslíkem (K) o přístup do rostliny.

Po mnoho let se věřilo, že existuje jakýsi “ideální” poměr mezi třemi hlavními kationtovými živinami v půdě (K, Ca a Mg). Tato představa má pravděpodobně svůj původ v jedné práci z roku 1945 (Bear, F.E., Prince and Malcolm. 1945. Potassium needs of New Jersey soils. Bull. 721. New Jersey Agric. Exp. Stn., New Brunswick.), ve které autoři za ideální půdu považovali takovou půdu, která byla nasycena následujícím množstvím kationtů: 65% Ca, 10% Mg, 5% K a 20% H. Z toho pak vyplývají poměry Ca:Mg = 6,5:1, Ca:K = 13:1, Mg:K = 2:1. Přestože je dnes obecně uznáváno, že mezi jednotlivými živinami v půdě existují určité obecné a rovnovážné vztahy, moderní výzkumy nenaznačují, že by existoval nějaký konkrétní poměr mezi K, Ca a Mg, který by byl nadřazený jiným poměrům. Existuje však také významné množství studií, které spolehlivě prokázaly, že nadbytek či nedostatek některých živin může ovlivnit příjem dalších živin.

Spíše než konkrétní poměr mezi jednotlivými živinami, hraje tedy roli hlavně jejich extrémní nevyváženost → např. pokud je ve vodě či půdě extrémní přebytek (či nedostatek) jednoho prvku na úkor jiných prvků. Důvodem, proč tento nevyvážený stav působí rostlinám takové problémy, je to, že všechny živiny (ať už ve vodě nebo v půdě) vstupují do rostliny přes buněčnou membránu (převážně difuzí a objemovým tokem při transportu živin spolu s vodou z půdního roztoku). V případě, že je některé živiny v roztoku extrémně velké množství (a jiných naopak málo), dojde k tomu, že se této živiny dostane do rostliny nepoměrně větší množství, a to na úkor jiných živin, kterých pak má rostlina málo a začne trpět jejich nedostatkem (deficiencí). Z tohoto důvodu je vhodné, aby byly jednotlivé živiny rostlinám přístupné v nějakém rozumném, vyváženém poměru (přestože přesný poměr není důležitý).

Přestože přímá toxicita K nebyla dosud prokázána, nadbytek draslíku může vést k deficiency Mg a Ca. Někteří akvaristé však dosvědčují, že dlohodobě vyšší koncentrace draslíku v rostlinném akváriu mohou vést u některých druhů rostlin k růstovým deformacím či inhibici růstu. Tuto hypotézu by však bylo vhodné ještě ověřit při nějakém řízeném (objektivním) pokusu.

Tvrdost (Ca + Mg)

Tvrdost vody je z hlediska minerálních nároků vodních rostlin jednoznačně zavádějícím pojmem, který by se měl konečně při popisu nutričních nároků rostlin přestat používat, a místo toho by se mělo mluvit o nárocích rostlin na vápník a hořčík, i když nechápu, proč by měly mít tyto dva prvky mezi ostatními esenciálními živinami nějaké privilegovanější postavení.

Tvrdost označuje souhrnné množství vápníku (Ca) a hořčíku (Mg) ve vodě, aniž by však bylo z tohoto údaje možné poznat, v jakém jsou tyto dvě látky vzájemném poměru. Tvrdost 10°dGH tak může znamenat, že máte ve vodě 72 mg/ℓ Ca a 0 mg/ℓ Mg, nebo 0 mg/ℓ Ca a 43 mg/ℓ Mg (případně jakoukoli jinou kombinaci mezi těmito dvěma extrémy) [1°dGH = 7.2 mg/ℓ Ca2+ nebo 4.3 mg/ℓ Mg2+]. Proto je samozřejmě lepší, pokud víte, kolik přesně vápníku a kolik hořčíku vaše voda obsahuje (z těchto dvou údajů si totiž celkovou tvrdost můžete podle předchozího vzorečku sami snadno dopočítat). Mám-li například ve vodě 40 mg/ℓ Ca a 10 mg/ℓ Mg, pak má moje voda tvrdost skoro 8°dGH (40/7.2 + 10/4.3). Přesně takovéto koncentrace vápníku a hořčíku se používají i v 5x zředěném Hoaglandově roztoku, jenž se s úspěchem používá v hydroponii při pěstování zemědělských plodin. Nicméně rostliny takto velké množství živin využít nedokážou, ani kdyby se rozkrájely. Jak už bylo zmíněno v souvislosti s obsahem a poměrem živin v rostlinné sušině, rostliny i při relativně vysoké koncentraci dusíku (N) potřebují k dobrému růstu jen minimální množství ostatních živin, vč. vápníku a hořčíku. Přestože jsme ještě spotřebu vápníku u vodních rostlin detailněji netestovali, domnívám se, že rostlinám bude k dobrému růstu stačit koncentrace v řádu jednotek mg/ℓ (v případě vápníku, a násobně méně v případě hořčíku).

Převodní vzorečky, které se vám mohou hodit:

1 mmol/ℓ = 5,6°dGH = ~40 mg/ℓ Ca2+ (~100 mg/ℓ CaCO3) nebo ~24 mg/ℓ Mg2+
1°dGH = 0,18 mmol/ℓ = 7,2 mg/ℓ Ca2+ nebo 4,3 mg/ℓ Mg2+

Pokud jde o (tolik diskutovaný) “ideální” poměr mezi Ca a Mg, tak podle současných výzkumů nic takového jako “ideální” poměr neexistuje, a rostliny jsou schopné bez jakýchkoli negativních důsledků růst při jakémkoli poměru Ca:Mg v rozmezí 2:1 až 11:1 (za předpokladu, že mají k dispozici dostatečné množství obou těchto prvků k dobrému růstu). Dr. Stanley Barber, významný půdní agronom z Purdue University v americké Indianě k tomu dodává: "Neexistují žádné výsledky výzkumu, které by prokazovaly, že se vyplatí používat při pěstování rostlin nějaký konkrétní poměr Ca:Mg. Výnos ani kvalita rostlin nejsou v širokém rozsahu poměrů Ca:Mg výrazně ovlivněny."

Jak už bylo zmiňováno v oddíle pojednávajícím o fosforečnanech, vápník (Ca) tvoří s některými dalšími prvky jako je fosfor (P) téměř nerozpustné sloučeniny. Příjem Ca mohou omezit i abnormálně vysoké koncentrace jiných kationtů, je-li koncentrace Ca v půdě (či vodě) relativně nízká. Stejně jako u ostatních kationtů soutěží vápník (Ca) o příjem rostlinou s dalšími hlavními kationty jako je sodík (Na+), draslík (K+), hořčík (Mg2+), amonium (NH4+), železo (Fe2+) a hliník (Al3+).

Co tedy může vést u rostlin k problémům, je extrémně vysoká koncentrace vápníku (a do menší míry i hořčíku) ve vodě a relativně nízké koncentrace ostatních kationtů. Jak už bylo zmíněno, vápník soutěží s některými dalšími kationty o to, kdo se přes membránové přenašeče dostane dovnitř do rostlinné buňky. Pokud je tedy ve vodě příliš velké množství iontů vápníku, obsadí prakticky všechna volná místa na přenašečích, a do rostliny se pak nebudou mít šanci dostat některé další kationty (nebo jen ve velmi omezené, nedostatečné míře). Při vysoké koncentraci vápníku ve vodě se tak mohou začít u rostlin projevovat příznaky nedostatku draslíku, hořčíku nebo železa, a to i přesto, že může být těchto prvků ve vodě relativně dostačující množství. Pokud tedy ionty vápníku množství ostatních kationtů ve vodě významně "přečíslí", nastane přesně tento případ. Jedná se v podstatě o "přetlačovanou". Aby mohly ionty vápníku, draslíku, hořčíku, železa i ostatních kationtů do rostlin bez problémů (a v potřebném množství) proudit, musí být v určitém vyváženém poměru (žádný by neměl mít extrémně navrch, protože to pak působí problémy).

Podobný problém v tvrdé vodě může nastat i se sloučeninami fosforečnanů (PO43-). Pokud bude ve vodě příliš velké množství fosforečnanů, velmi pravděpodobně se spojí s ionty vápníku za vzniku nerozpustných sraženin. Tím se obě látky stanou pro rostliny nepřístupné (minimálně do určité míry). Větší problém to bývá samozřejmě pro fosforečnany, protože těch je zpravidla ve vodě v porovnání s vápníkem méně, takže se vysráží všechny, zatímco nějaký ten vápník (ve formě přístupné pro rostliny) ve vodě vždycky zůstane.

S tím pak úzce souvisí i osud organických chelátů. Organické cheláty se používají pro udržení mikroprvků (především pak železa) v rozpuštěné formě (v níž jsou přístupné rostlinám). Jakmile se prvek (např. železo) z chelátu uvolní, dojde téměř okamžitě k jeho znehodnocení. Další problém, který tedy může vysoká koncentrace iontů vápníku ve vodě způsobit, je právě vytlačení některých mikroprvků (železa, manganu, zinku) z chelátových vazeb. Pokud je tedy ve vodě příliš velké množství vápníku, může dojít k tomu, že si vápník v chelátech vymění místo se železem (vápník se přiblíží k chelátu, vytlačí ven železo a sám zaujme jeho místo). Železo se v důsledku toho samozřejmě okamžitě vysráží, protože pokud ho nemá chelát ve svých ochranných "kleštích", okamžitě se na něj vrhnou okolní anionty (především PO43- nebo OH-) a znepřístupní ho rostlinám.

Tomuto problému se dá částečně zabránit tím, že použijeme silnější cheláty (např. Fe-DTPA, Fe-HEEDTA nebo Fe-EDDHA), a že se v alkalické vodě (pH 8+) vyhneme vysokým koncentracím fosforečnanů ve vodním sloupci. Nicméně chelátové vazby narušuje i světelné záření a teplota, takže jejich rozpad (a následné znehodnocení mikroprvků) je jen otázkou času → silnější cheláty dokáží odolat déle než slabší cheláty (jako je Fe-glukonát nebo Fe-EDTA).

Převážné většina vodních rostlin by mělo bohatě stačit 1-2 mg/ℓ Ca a zhruba třetinové množství hořčíku, což odpovídá tvrdosti <0,5°dGH. Řada vodních rostlin sice zcela jistě poroste dobře i v tvrdší vodě, ale tyto hodnoty by měly být pro řadu rostlin více než dostatečné. Doporučoval bych každopádně nepřekračovat raději 3°dGH.

Vybrané mikroprvky

Železo (Fe)

Toxicita železa byla studována přinejmenším u dvou druhů vodních rostlin. U rdestu Potamogeton pectinatus zaznamenali badatelé po přidání železa do substrátu (v množství 1.2 mg FeCl3/g) 75% zpomalení růstu. Listy zhnědly, kořeny zbledly nebo se zabarvily do červeno-hněda, a růst kořenů se zastavil. Rostlina Hydrilla verticillata pěstovaná ve studniční vodě s obsahem železa 1.2 mg/ℓ se zase pokryla rezavě hnědým povlakem a začala se rozkládat.

Dostupných informací o toxicitě železa na vodní živočichy postupně přibývá (především v posledním desetiletí). Problém však je, že většina studií nezkoumá odděleně vliv Fe2+ a vliv Fe ve formě elementárních částic. Je totiž známo, že rozpuštěné Fe2+ je toxičtější než Fe3+. Obecně platí, že toxicita železa se zdá být nevyšší v kyselém prostředí, kde převládá železo ve formě Fe2+. Běžně se v literatuře uvádí, že k akutní toxicitě Fe na organismy dochází zpravidla v rozmezí koncentrací 3-400 mg/ℓ Fe.

V několika nezávislých studiích, které zkoumaly toxicitu těžkých kovů na sladkovodní ryby (Rasbora sumatrana a Poecilia reticulata), bezobratlé živočichy (sladkovodní larvu pakomára rodu Chironomus) a plže (např. jednoho z nejčastěji chovaných plžů ve sladkovodních akváriích Melanoides tuberculata), dospěli vědci k následujícím hodnotám 96h LC50 (= hodnoty, při kterých během 96h zemře polovina testovaných organismů):

CuCdZnPbNiFeAlMn
Rasbora: 0.0060.100.460.63 0.831.711.535.71
Peocilia: 0.0380.171.061.99 15.621.466.7623.91
Chironomus: 0.170.065.570.72 5.320.621.435.27
Melanoides: 0.141.493.906.82 8.468.4968.2345.59

Ryby:
SHUHAIMI-OTHMAN, M., N. YAKUB, N.-A. RAMLE a A. ABAS. Comparative toxicity of eight metals on freshwater fish. Toxicology and Industrial Health. 2015, 31(9), 773-782. DOI: 10.1177/0748233712472519. ISSN 0748-2337. Dostupné také z: http://tih.sagepub.com/cgi/doi/10.1177/0748233712472519

Larvy hmyzu:
SHUHAIMI-OTHMAN, M., N. YAKUB, N. S. UMIRAH a A. ABAS. Toxicity of eight metals to Malaysian freshwater midge larvae Chironomus javanus (Diptera, Chironomidae). Toxicology and Industrial Health. 2011, 27(10), 879-886. DOI: 10.1177/0748233711399318. ISSN 0748-2337. Dostupné také z: http://tih.sagepub.com/cgi/doi/10.1177/0748233711399318

Plži:
SHUHAIMI-OTHMAN, M., R. NUR-AMALINA a Y. NADZIFAH. Toxicity of Metals to a Freshwater Snail, Melanoides tuberculata. The Scientific World Journal. 2012, 2012, 1-10. DOI: 10.1100/2012/125785. ISSN 1537-744x. Dostupné také z: http://www.hindawi.com/journals/tswj/2012/125785/

Důležité je si uvědomit, že výše uvedené hodnoty pro ryby, platí pro dospělé jedince a představují hodnoty, při kterých by za 4 dny zemřelo v našem akváriu 50% všech jedinců. Pro juvenilní ryby (rozplavaný plůdek nebo potěr) budou tyto hodnoty jistě o mnoho nižší. Určitě je proto rozumné udržovat s ohledem na ryby (a bezobratlé krevetky) koncentrace těžkých kovů ve vodě na co nejnižších koncentracích. Vhodnou ochranou před toxicitou těžkých kovů může být zvýšená koncentrace rozpuštěného organického uhlíku (DOC), nicméně při vyšších koncentracích toxických kovů nemusí živočichy ochránit ani relativně vysoké koncentrace DOC (např. 1 mg DOC na sebe dokáže navázat 0,03 mg Cu nebo Zn, což znamená, že na neutralizaci 1 mg/ℓ mědi či zinku bychom potřebovali koncentraci DOC ve vodě více než 30 mg/ℓ, což je extrémně velké množství).

Limit pro sladkovodní organismy v USA vydaný Agenturou na ochranu životního prostředí (EPA) je 1 mg/ℓ Fe. Ten byl odvozen od pozorování negativních účinků Fe přímo v terénu. K poškození žaber u jednoletých pstruhů může například dojít už při koncentracích kolem 2 mg/ℓ Fe (měřeno jako souhrnná koncentrace Fe2+ a Fe3+ při pH 5-6, bez přítomnosti huminových látek). Toxický může být i vysrážený okrový hydroxid železitý, pokud se jeho sraženiny usadí na jikrách nebo žábrách ryb. Velmi nebezpečné mohou být tyto sraženiny také pro bezobratlé živočichy (vč. jejich larválních stádií). Některé druhy bezobratlých řasožravců mohou z vod postupně vymizet už při koncentracích kolem 0.20-0.25 mg/ℓ Fe v důsledku škodlivého vlivu těchto koncentrací železa na perifyton (přisedlé řasy) a jiný biofilm, kterým se tito živočichové živí. Při koncentracích kolem 10-30 mg/ℓ Fe přežívá ve vodě už jen malé množství druhů.

Pro dobrý růst akvarijních rostlin by měly bohatě stačit koncentrace chelatovaného železa v rozmezí 0.05-0.1 mg/ℓ. Pokud ve svém akváriu použijete nějaký výživný (zahradní) substrát, nemusíte se obvykle žádným doplňováním chelatovaného železa do vody trápit.

Těžké kovy (Al, Cd, Co, Cr, Cu, Hg, Mn, Ni, Pb, Zn)

Těžké kovy mohou i nemusí ryby zahubit, ale rozhodně potlačují jejich reprodukci a snižují chuť k jídlu, díky čemuž mohou ryby nakonec podlehnout nemoci. Rostliny dokáží z vody pohotově odstranit velké množství těžkých kovů jako je olovo, kadmium, měď a zinek. Rozklad rostlinných pletiv navíc produkuje huminové látky, které na sebe vážou těžké kovy, a tím je detoxikují.

Těžké kovy jsou toxické pro všechny organismy, ať už se jedná o esenciální mikroprvky (zinek, měď, železo, mangan, nikl) nebo látky, které jsou pro životní prostředí vyloženě škodlivé (hliník, olovo, rtuť, kadmium apod.).

KovLidé
(mg/ℓ)
Ryby
(mg/ℓ)
Kadmium0.0050.01
Chróm0.050.05
Měď1.00.02
Olovo0.010.1
Rtuť0.0010.01
Zinek3.00.1

Koncentrace, které jsou přijatelné pro člověka, mohou být pro vodní živočichy toxické. Pokud by byly standardy pro vodní živočichy stejné jako pro člověka, mohli bychom pitnou vodu určenou pro lidi bez obav používat i ve svých akváriích. To však především u zinku a mědi neplatí. Ryby mají v některých ohledech vyšší nároky na kvalitu vody než lidé (viz tabulka vpravo). Dospělé ryby třeba vyžadují vodu s 50x nižším obsahem Cu (0.02 versus 1.0 mg/ℓ) a 30x nižším obsahem Zn (0.1 versus 3.0 mg/ℓ) než je norma pro pitnou vodu. Zdaleka nejvyšší nároky na kvalitu vody pak mají vývojová stádia ryb (jikry, plůdek, potěr). Například u velmi citlivých (lososovitých) ryb se maximální přijatelné koncentrace pro správný vývoj jiker a potěru pohybují v rozmezí 0.01-0.02 mg/ℓ pro měď a 0.03-0.2 mg/ℓ pro zinek. Pro lidi jsou však Cu a Zn považovány za netoxické. Jejich mezní hodnoty jsou proto stanovovány spíše z estetických důvodů (chuť, skvrny na porcelánu apod.). To znamená, že pitná voda může klidně obsahovat dostatečné množství mědi a/nebo zinku, které může vážně poškodit zdraví ryb. V městských vodárnách se naštěstí většina Zn a Cu zpravidla z pitné vody odstraní, takže kontaminace městské vody těžkými kovy je nepravděpodobná. V některých oblastech k tomu však docházet může. Mnohem větší riziko pak bývá u studniční vody, která nebývá nijak průmyslově upravována.

Projevy zvýšené hladiny těžkých kovů mohou být různé, od ovlivnění chuti k jídlu, přes změny chování, až po nejrůznější růstové, vývojové či rozmnožovací defekty.

Toxicita těžkých kovů však nemusí postihovat pouze ryby, ale i rostliny. Ty pak mohou vykazovat nejrůznější symptomy, které mohou být nesprávně zaměňovány za příznaky deficience některých živin. Tak například příznaky toxicity hliníku u rostlin druhu Vallisneria bývá předčasné hnědnutí a stárnutí konečků listů. Přebytek mědi, manganu či zinku mohou zase způsobit deficienci železa a následnou chlorózu.

Těžké kovy bývají toxičtější spíše v měkké, kyselé vodě. Důvodem je jednak to, že jakmile pH vody klesne pod 5.5, těžké kovy (jako hliník, měď a zinek) se uvolní ze substrátu do vody, a jednak to, že v tvrdé, alkalické vodě ochrání organismy před jejich toxicitou do jisté míry vápník (ten totiž soutěží s těžkými kovy o jejich absorpci přes vápníkové kanály v buňkách, takže je-li ve vodě dostatek vápníku, značně omezí příjem těžkých kovů do buněk). Další ochranou před toxicitou těžkých kovů může být i samotný růst, který může snížit a někdy i zcela eliminovat toxický vliv kovů, a to jednoduše rozředěním koncentrací kovů uvnitř rostlinného pletiva či živočišné tkáně. Vědci například zjistili, že mohou eliminovat toxicitu hliníku a železa u Vallisneria americana tím, že ji přihnojovali pomocí CO2. Díky rychlejšímu růstu došlo k téměř trojnásobnému zředění koncentrace hliníku uvnitř rostliny. Těžké kovy se navíc vážou i na půdní částice, obzvláště jíl (další z výhod jílovitých substrátů).

Z výše uvedených informací je zřejmé, že udržet v akváriu vodu, která by byla vhodná pro vytírání i těch nejcitlivějších druhů ryb, je velmi obtížné (ne-li prakticky nemožné). Pokud však v rostlinném akváriu chováme nějaké ryby, měli bychom usilovat o to, aby měli co možná nejčistší vodu, prostou (pokud možno) všech toxických látek. Poučení pro akvaristy je i v tom, že ne vždy musí být pitná voda dokonale vhodná pro akvarijní živočichy a rostliny. Zvláštní pozornost by tak měl každý akvarista věnovat především koncentracím mědi a zinku.

Ostatní

pH

Optimální hodnota pH pro růst vodních rostlin se uvádí obvykle v rozmezí 6,0 až 7,0. pH samo o sobě (resp. koncentrace iontů H+) však nemá na růst rostlin prakticky žádný přímý vliv. Souvisí však úzce s obsahem hydrogenuhličitanů (alkalitou), volného CO2 a také huminových i jiných organických kyselin přítomných ve vodě.

S hodnotou pH zahýbou všechny sloučeniny, které ve vodě zvýší (nebo sníží) koncentraci iontů H+ či OH-. Nejčastěji to budou kyseliny, které obsah iontů H+ ve vodě zvyšují, a tím snižují pH. Jakmile se ale ve vodě zvýší koncentrace iontů H+ (tj. při každém poklesu pH), okamžitě se na ně začnou vázat ionty hydrogenuhličitanů (HCO3-), a tím je zneutralizují, čímž se bude pH vracet ke své původní hodnotě. Při této neutralizační reakci bude vznikat také slabá kyselina uhličitá (H2CO3). Protože však množství těchto iontů ve vodě je vždy velmi malé (obvykle pod 1 µg/ℓ), i množství vzniklé kyseliny uhličité bude nepatrné. A protože část hydrogenuhličitanů se při této reakci "ztratí" (resp. promění na kyselinu uhličitou), logicky v důsledku toho poklesne i alkalita (která je z větší části tvořena právě hydrogenuhličitany → klesne-li tedy ve vodě koncentrace hydrogenuhličitanů, musí klesnout i alkalita).

Budeme-li chtít tedy zvýšením koncentrace iontů H+ (tj. snížením pH) zlepšit dostupnost mikroprvků pro rostliny, musíme do vody přidat nějakou kyselinu. Nejvhodnějším a relativně nejspolehlivějším způsobem, jak toho dosáhnout, je pomocí umělého přidávání CO2, jehož malá část se ve vodě rozpustí za vzniku slabé kyseliny uhličité. Jak moc pH poklesne, bude záviset na tom, kolik kyseliny uhličité ve vodě při této reakci vznikne (při zvýšení koncentrace CO2 o 30 mg/ℓ klesne pH zpravidla o 1 jednotku). Snižovat se dá pH i pomocí jiných kyselin, ale kyseliny obecně bývají většinou pro vodní život značně nebezpečné, takže jakákoli úprava pH pomocí jiných než slabých (např. huminových) kyselin je velmi riskantní a nevhodná. Nutno dodat, že ve většině případů je jakákoli úprava pH pomocí přidané kyseliny pouze dočasná. Jakmile se totiž kyselina do vody přestane uvolňovat, pH se postupně (nejdéle do několika hodin) vrátí zpátky ke své původní hodnotě. Dokud totiž budou ve vodě nějaké hydrogenuhličitany (tj. alespoň minimální alkalita), budou mít tendenci veškerou přidanou kyselinu neutralizovat a bránit tak poklesu pH.

Jak přesně změna koncentrace iontů H+ (= změna pH) ovlivňuje růst rostlin, případně dostupnost živin? Navzdory hojně rozšířenému názoru za to tedy nemůže pH (= různé koncentrace iontů H+ či OH- ve vodě), ale spíše přítomnost či nepřítomnost některých klíčových živin, jako jsou vápník (+ hořčík), fosforečnany, železo, mangan či hliník. Přesný mechanismus zodpovědný za sníženou dostupnost některých živin v důsledku poklesu či vzestupu pH se u každé živiny liší, ale hraje v něm roli především vznik málo rozpustných sloučenin, pevnější vazby na půdní koloidy (jíly a organickou hmotu) a přeměnu rozpustných forem na ionty, které rostliny nedokáží absorbovat.

Samotné ionty H+ tedy na růst rostlin pravděpodobně žádný negativní vliv nemají, pokud jejich koncentrace není extrémní (pH 3 [či nižší] nebo pH 9 [či vyšší]). Jinými slovy, ať už je pH 4 nebo 8, na růst rostlin to nemá samo o sobě žádný podstatný vliv. To, jaký význam bude mít pH na růst rostlin, bude souviset především s adekvátním přísunem všech esenciálních živin. Tak například při kyselém pH (pH 4-5) budou růst rostliny pravděpodobně lépe, budou-li mít k dispozici vyšší koncentraci vápníku (a hořčíku), případně nižší koncentrace toxických sloučenin hliníku či manganu. [Při kyselém pH vyžadují obvykle rostliny k dobrému růstu vyšší koncentrace Ca než při neutrálním pH. Vysoce kyselé vody/půdy mívají zpravidla i nízký obsah Ca.] Na druhou stranu, při zásaditém pH (pH >7) budou růst rostliny pravděpodobně lépe, budou-li mít k dispozici vyšší koncentraci fosforečnanů, železa či manganu. Při pH 6 však budou růst rostliny pravděpodobně stejně při nižší i vyšší koncentraci vápníku (bude-li samozřejmě dostatečná).

Příjem dusíku (N), draslíku (K) a síry (S) hodnotou pH podle všeho příliš ovlivňován nebývá. Při alkalickém pH (nad 7,5) mají ionty fosfátu tendenci zreagovat rychle s vápníkem (Ca) a hořčíkem (Mg) za vzniku málo rozpustných sloučenin, zatímco při kyselém pH ionty fosfátu reagují zase s hliníkem (Al) a železem (Fe), opět za vzniku málo rozpustných sloučenin (sraženin).

Jelikož příliš nízké pH (pH 3) může rostliny spolehlivě zlikvidovat, je třeba si dávat velký pozor na použití kyselé rašeliny v akvarijním substrátu. Substrát (světlá rašelina) s takto nízkým pH všechny rostliny bez rozdílu spolehlivě zahubí.

Pro nás akvaristy má tedy pH největší význam ani ne tak proto, abychom zjistili, zda budou některé živiny rostlinám dostupné či nikoli (zajistíme-li totiž rostlinám adekvátní přísun vápníku při kyselém pH nebo dostatek fosforu, železa a manganu při zásaditém pH, budou pravděpodobně dobře růst při jakémkoli pH v rozsahu 4 až 8), ale spíše proto, abychom pomocí něho (a koncentrace hydrogenuhličitanů) zjistili, jaký máme ve vodě obsah volného CO2.

Vodivost → obsah rozpuštěných solí (TDS)

Většina tropických vod mívá velmi nízký obsah rozpuštěných solí (~25 µS/cm) a jsou díky tomu také velmi měkké (0,1°dGH). V podstatě by se daly přirovnat k mírně znečištěné destilované vodě. To v nás může vyvolat mylný dojem, že jsou chudé na živiny. Druhová rozmanitost vodních rostlin, které se zde vyskytují, však svědčí spíše o opaku. Vysvětlením je to, že jsou malými dávkami všech potřebných živin (jejichž zdrojem bývají výživné prameny nebo podloží) zásobované neustále → každou vteřinu. Zatímco tedy pro rostliny v tekoucích vodách je běžné, že mají zajištěn trvalý přísun živin, v akváriích tento stav ve vodě dost dobře napodopit nejde.

Jak už jsem zmiňoval, v domovině většiny tropických rostlin bývají koncentrace živin ve vodě velmi nízké, a přesto se tam rostlinám daří. Důvod uvidíte, pokud si spočítáte, kolik živin řekou za určitou jednotku času proteče. Kdybyste na některém přítoku Amazonky ponořili do vody nějaké speciální síto, které by dokázalo zachytit všechny živiny, které tudy protékají, a nechali byste ho ve vodě týden, zcela jistě by vás ohromilo, jak obrovské množství živin by se na sítu zachytilo. Průměrná rychlost proudění Amazonky na dolním toku je 0.75 m/s, což znamená, že průřezem 1 m2 proteče každou sekundu 750ℓ vody, která obsahuje v průměru 0,03 mg/ℓ NH4+ a 1,5 mg/ℓ NO3-. To znamená, že "amazonským akváriem" o objemu 750ℓ proteče každou sekundu 22,5 mg amonia a 1125 mg dusičnanů. Za 1 týden mají tedy rostliny v tomto akváriu teoreticky k dispozici neuvěřitelných 13,5 kg amonia a 680 kg dusičnanů. Kdybychom toto množství živin rozpustili v 750ℓ, dostali bychom koncentraci 18 000 mg/ℓ NH4+ a 900 000 mg/ℓ NO3-. V tropických řekách mají tedy rostliny k dispozici zhruba 30 000x více živin než v akváriu, kde se hnojí metodou Estimative Index. Nenechte se proto oklamat zdánlivě nízkými koncentracemi živin (a nízkou vodivostí) v tropických řekách. Zatímco v Amazonce živiny k rostlinám neustále proudí, a ty, co nejsou spotřebovány, odtečou okamžitě zase pryč (takže se nikde nehromadí), v akváriu musíme rostlinám minerální výživu obstarat jinými způsoby → buď vyšší koncentrací živin ve vodním sloupci, nebo přesunutím většiny živin do substrátu.

Protože tedy akvarijní voda není v pravém slova smyslu vodou tekoucí (volně protékající), ale stojatou (přestože ji uměle nutíme do pohybu pomocí filtračních či jiných čerpadel), mívá obvykle i mnohem vyšší obsah rozpuštěných solí, a tedy i vyšší vodivost. V běžném rostlinném akváriu se vodivost pohybuje většinou v rozmezí 200-500 µS/cm (podle množství solí rozpuštěných ve vodě). Měkčí vody mají vodivost zpravidla na spodní straně škály, zatímco středně tvrdé vody na horní straně této škály.

  • Extrémně tvrdá voda (~30°dGH) s vysokým obsahem rozpuštěných solí může mít vodivost i přes 1000 µS/cm.
  • Pitná voda s 10 mg/ℓ NO3-, 50 mg/ℓ SO42-, 100 mg/ℓ HCO3- (alkalita = ~5°dKH), 40 mg/ℓ Ca2+ a 10 mg/ℓ Mg2+ (tvrdost = ~8°dGH) má vodivost zhruba 400 µS/cm.
  • Destilovaná voda s 3 mg/ℓ NO3- a 2 mg/ℓ K+ (bez jakýchkoli dalších solí) má vodivost 6 µS/cm.

Voda používaná pro odchov ryb (tzv. vývojová voda) by měla mít parametry co nejvíce se blížící vodám z původní domoviny těchto ryb. A protože, jak už bylo uvedeno výše, voda v některých tropických vodách mívá extrémně nízkou vodivost (~25 µS/cm), je vhodné pro odchov některých citlivých druhů ryb (pocházejících z těchto lokalit) používat měkkou vodu s velmi nízkou vodivostí. Pro dobrý růst většiny akvarijních rostlin se však taková voda příliš nehodí, protože akvárium není řeka, ve které jsou rostliny neustále zásobované malým množstvím protékajících živin. Částečně se dá tento problém vyřešit použitím výživného substrátu, díky čemuž je pak možné omezit množství živin ve vodním sloupci (vápník, hořčík a draslík ve vodním sloupci však zcela omezit nejde, protože většina vodních rostlin upřednostňuje či přímo vyžaduje příjem těchto živin právě z vodního sloupce). Z tohoto důvodu bývá zpravidla obtížné skloubit pěstováním rostlin s chovem citlivých druhů ryb či krevetek.

Redox (ORP)

V rostlinných akváriích se díky čile probíhající fotosyntéze a zvýšené míře produkce kyslíku pohybuje redox obvykle v doporučeném rozmezí +280 až +400 mV. Pokud je však v akváriu velký počet rostlin, silné osvětlení a zároveň malý počet ryb (resp. nepatrná produkce organických odpadních látek), může se stát, že tam začnou oxidační procesy převažovat, díky čemuž bude redox pomalu (ale trvale) stoupat. Za týden tak mohou hodnoty redoxu stoupnout třeba i o 150 mV. Tím se mohou hodnoty redoxu vyšplhat až k poměrně nebezpečným úrovním (nad +500 mV). I z tohoto důvodu je rozumné provádět v rostlinných akváriích časté výměny vody, které pomohou vrátit hodnoty redoxu do přijatelných mantinelů.

Redox pod +150 mV je už zpravidla známkou špatné kvality vody, a bývá spojen se zhoršeným zdravím ryb a výskytem řas.
Redox nad +450 mV označuje zpravidla silně sterilizační prostředí, které je z dlouhodobého hlediska nevhodné pro život.