Waarom CO2 injecteren? Hoe werken natuurlijke meren/rivieren?

De vraag die veel beginners in deze hobby stellen is: ‘Natuurlijke rivieren/meren hebben geen apparaat dat constant CO2 injecteert voor planten om te groeien, waarom moeten we dat dan doen in onze beplante aquaria?’

De waarheid is dat het evenwichtsniveau van opgelost koolstofdioxide in onze beplante aquaria vrij laag is (2-3 ppm) in vergelijking met de koolstofdioxide niveaus die worden gevonden in natuurlijke habitats met overvloedige aquatische plantengroei.

Natuurlijke omgevingen die bloeiende plantengroei ondersteunen, hebben doorgaans verhoogde niveaus van koolstofdioxide (10 – 40+ ppm) door organische afbraak en ondergrondse opslag van CO2. In grondwater, waar ontgassing wordt beperkt, bouwt CO2 zich vaak op tot vrij hoge niveaus. Vrijwel al het bronwater is om deze reden rijk aan CO2. Bij bronnen kan het CO2-niveau rond de 40-50 ppm liggen, afnemend naarmate de afstand toeneemt en de plantengroei afneemt. Veel van de aquatische plantensoorten in de handel komen uit dergelijke gebieden.

Dit is veel hoger dan de 2-3 ppm die standaard niet-CO2-geïnjecteerde vistanks hebben (in evenwicht met atmosferische CO2-niveaus volgens gasdruk wetten).

In de natuur neemt het niveau van CO2 gedurende de nacht toe en wordt het snel gebruikt door aquatische planten zodra er zonlicht is. In kleine vijvers fluctueren CO2-niveaus en pH ook enorm wanneer de zon opkomt en fotosynthese begint.

Veel aquatische planten groeien ook in snelstromende beken en ondiep water waar de oppervlakte enorm is in verhouding tot de diepte en het volume van het water en planten CO2 kunnen opvangen uit water dat constant voorbij stroomt.

Er zijn ook plantensoorten uit gebieden waar minder opgeloste CO2 in het water zit. Deze soorten zullen goed groeien zelfs zonder geïnjecteerde CO2.

Sommige planten kunnen ook op andere manieren aan hun koolstofbehoefte voldoen. Een manier is door het te splitsen van de carbonaten/bicarbonaten in het water (Valisneria- en Ceratophyllum-soorten zijn goede voorbeelden van soorten die dit doen). Deze planten worden voornamelijk gevonden in meer alkalische wateren. Dit proces is echter zeer energie-intensief in vergelijking met het gebruik van opgeloste CO2.

Veel van de aquariumplanten die we in onze aquaria kweken zijn marginalen die voor een groot deel van het seizoen aan hun CO2-behoeften kunnen voldoen via de lucht.

Impact van CO2-injectie in aquaria

CO2-injectie stimuleert de groeisnelheid van planten 5-10 keer meer dan in low-tech aquaria en helpt enorm bij het kweken van tapijten en gekleurde planten. Planten hebben een betere vorm, kleur en gezondheid wanneer ze groeien in een omgeving waar CO2 optimaal wordt geleverd. Dunne stengels, verkorte bladeren, slechte kleuring en algen op planten zijn allemaal veelvoorkomende tekenen dat CO2-niveaus ontoereikend zijn voor optimale plantengroei. Groeisnelheid is niet het enige voordeel dat CO2-verrijking biedt.

40-50% van de droge massa van een plant bestaat uit koolstof

Aangezien koolstof het belangrijkste bestanddeel van plantaardig weefsel is, heeft het veruit de grootste impact op de groei. Waar we vaak denken aan NPK (stikstof, fosfor, kalium) als belangrijke voedingsstoffen voor plantengroei, maken ze slechts een klein deel uit van de plantmassa in vergelijking met koolstof. Een plant gebruikt 10 keer meer koolstof qua massa dan alle andere “macro-nutriënten” gecombineerd. Denk eens aan hoeveel energie mensen besteden aan het nadenken over bemesting – terwijl toegang tot koolstof eigenlijk de veel grotere impactfactor is.

In een beplante aquarium, stimuleert geïnjecteerd koolstofdioxide (CO2) niet alleen de groeisnelheid, maar ook de kwaliteit, en heeft het een hoge impact, ongeacht of je nu gebruik maakt van weinig of veel verlichting. In tegenstelling tot wat vaak wordt gedacht, heb je geen sterke verlichting nodig om te profiteren van CO2-injectie.

Aquatische plantenaanpassingen in de natuur

In de natuur zijn de meeste aquatische soorten moerasplanten die onderwater (ondergedompelde groei) of boven water (opkomende groei) kunnen overleven. Als ze de keuze hebben, geven planten er over het algemeen de voorkeur aan om boven de waterlijn te groeien omdat ze dan toegang hebben tot gaseuze CO2/O2. Omdat de gasdiffusie in water 10000 keer trager is dan in lucht, is het voor planten veel gemakkelijker om in lucht te “ademen”. Hun CO2/O2-behoeften worden dus veel gemakkelijker vervuld bij opkomende groei. Dit wordt geïllustreerd door hoe Anubias-soorten hoge grond zoeken door op rotsen te groeien.

Ondergedompelde versus opkomende groeivormen

Water is een uitdagende omgeving voor planten omdat de gasdiffusie in water veel trager is dan in lucht. Daarom hebben veel aquatische planten aanpassingen die betere gasuitwisseling mogelijk maken, zoals het veranderen van hun groeivormen (vaak drastisch).

Ondergedompelde bladeren zijn bijvoorbeeld vaak sterk verdeeld of gesplitst. Dit heeft als voordeel dat er een zeer groot oppervlak voor absorptie en fotosynthese ontstaat. Ondergedompelde vormen missen de externe beschermende weefsels die landplanten nodig hebben om waterverlies te beperken. De opperhuid (buitenste) lagen van aquatische planten vertonen doorgaans zeer weinig tekenen van cuticulavorming. Oppervlaktecellen kunnen water, voedingsstoffen en opgeloste gassen rechtstreeks uit het omringende water opnemen, terwijl het interne systeem van buizen (xyleem) dat normaal gesproken water van de wortels naar alle delen van de plant transporteert, vaak sterk verminderd is.

Als deze ondergedompelde vormen dus uit het water worden gehaald, zullen veel ervan snel verwelken. Dit komt doordat het normale transportsysteem van water slecht ontwikkeld is.