De relatie tussen licht en CO2

De belangrijkste vraag is: wanneer er geen CO2-injectie is en de CO2-niveaus laag zijn, verbetert hogere lichtintensiteit dan de groeisnelheid? Het antwoord is ja, hoewel de toename in groei lang niet zo groot is als wanneer er CO2 wordt geïnjecteerd.

Dit wordt aangetoond in het onderzoek hieronder door Andersen (1999) Interacties tussen licht en anorganisch koolstof stimuleren de groei van Riccia fluitans, Universiteit van Kopenhagen.

De figuur (hierboven) laat zien hoe 1 gram Riccia zich ontwikkelt gedurende twee weken bij gegeven licht- en CO2-niveaus.

• Bij weinig licht en weinig CO2 groeit Riccia nauwelijks en 1g groeit na 2 weken naar 1,16 gram (witte lijn).
• Bij weinig licht en veel CO2 groeit 1g naar 1,75g (groene lijn).
• Bij veel licht en weinig CO2 groeit 1g naar 2,41g (blauwe lijn).
• Bij veel licht en veel CO2 groeit 1g naar 6,9g (rode lijn).

De andere uitkomst van het experiment toonde aan dat de toename in groeisnelheid bij een toename van licht of CO2 onderhevig is aan afnemende meeropbrengsten. Dit betekent dat kleine verhogingen van licht of CO2 bij gebrek hieraan een grote impuls gaven aan de groei. Maar een toename van een gemiddeld naar hoog niveau geeft nog steeds een impuls aan de groei, maar in een marginaal kleinere mate.

Het toont ook, op een tegen-intuïtieve manier, aan dat zelfs in een beplante aquarium zonder high tech-apparatuur, een hogere lichtintensiteit een aanzienlijke invloed heeft op de groei. Hoewel dit meer algengroei kan veroorzaken in een onevenwichtig beplante aquarium, vind ik dat het gebruik van hogere lichtniveaus in beplante tanks met low tech het mogelijk maakt om moeilijkere plantensoorten te kweken die doorgaans niet goed gedijen onder low tech-omstandigheden.

De Impact van Licht bij verschillende CO2-niveaus

De onderstaande grafiek vergelijkt fotosynthese in een tank met een hoog CO2-gehalte versus een laag CO2-gehalte.

Bij lage CO2-niveaus zijn fotosyntheseniveaus beperkt door het lage CO2-gehalte; dus de maximale hoeveelheid licht die kan worden gebruikt is lager dan die van een hoogwaardige beplante tank. De fotosynthese curve loopt dus af op een lager punt vergeleken met een tank met een hoog CO2-gehalte naarmate de lichtniveaus toenemen.

Planten kunnen echter energie kanaliseren naar verschillende functies; een gebrek aan voedingsstoffen kan bijvoorbeeld ervoor zorgen dat de plant meer energie toewijdt aan wortelgroei, een gebrek aan licht stimuleert stengelverlenging en meer energie in lichtabsorberende pigmenten en chlorofyl. Bij lage CO2-niveaus investeren planten meer energie in enzymproductie om CO2-opname en fixatie te bevorderen.

Daarom is het lichtcompensatiepunt (niveau van licht waarbij aan de netto-energiebehoeften van de plant wordt voldaan) eigenlijk hoger voor low tech tanks vergeleken met CO2-geïnjecteerde tanks. Voor de laatste is CO2 gemakkelijk te verkrijgen, dus hebben planten minder licht nodig om een overschot aan energie te hebben om te groeien. Dit leidt tot de vreemde combinatie dat aan het uiterste einde van weinig licht, high tech tanks kunnen overleven met lagere absolute lichtniveaus in vergelijking met low tech tanks, terwijl ze ook in staat zijn om veel hogere verlichtingsniveaus te gebruiken als deze worden gegeven. High tech beplante tanks werken binnen een veel groter bereik dan low tech beplante tanks; die niet te weinig licht kunnen hebben, noch te veel verlichting kunnen gebruiken.

Dit wordt gedetailleerd in de bovenstaande grafiek. De rode lijn is het lichtcompensatieniveau van fotosynthese. Alleen boven dit niveau krijgen we netto-groei. Onder dit niveau verhongeren planten.

Dus wat nu?

Dit betekent dat het hebben van meer licht in low tech tanks de groeisnelheid zal verbeteren, hoewel de marginale impact kleiner is dan in een CO2-verrijkte tank.

Het gebruik van hogere verlichting in low tech tanks is een manier om meer moeilijke soorten te laten groeien die het anders zeer slecht doen in een omgeving met weinig CO2.

Het belangrijkste nadeel van het gebruik van hogere verlichting is dat er mogelijk meer algproblemen ontstaan. Ik gebruik effectief 100 Umols PAR in mijn low tech tankopstellingen, maar voor degenen die planten willen laten groeien die normaal niet geschikt zijn voor low tech tanks, zou ik een bereik van 60-80 Umols op substraatniveau aanbevelen.

Voor high tech geplante tanks nemen de groeisnelheden ook af naarmate de lichtniveaus worden verhoogd, zelfs bij CO2-verrijking. Er is weinig marginaal voordeel voor groeisnelheden door PAR te verhogen boven 600-800 umols.

Dit is voornamelijk theoretisch, omdat behalve buitenboerderijtanks die zonlicht ontvangen, de meeste tanks nooit zoveel licht zullen krijgen. Voor buitenboerderijtanks zal een 6% – 70% schaduwdoek de PAR van zonlicht verminderen van 2000 tot ongeveer 600-800 Umols.

Het gebruiken van bodem en hogere verlichting is een manier om de beperkingen van low tech / niet-CO2-geïnjecteerde beplante tanks te omzeilen. In deze tank groeit het Monte Carlo-tapijt significant over een periode van 3 maanden.

Om meer te leren over het lezen van PAR-tabellen, klik hier.

Om meer te leren over algenbestrijding, klik hier.