Teil II : CO2-Assimilation, Einfluss von Licht und Beleuchtungsdauer

Einleitung

In Teil I dieser Trilogie haben wir lesen können, dass die richtige Wahl der Beleuchtungstechnik enorm wichtig ist, um dafür Sorge zu tragen, dass es am Boden hell genug ist. In diesem Teil gehen wir weiter auf die Frage ein, wie viel Licht erforderlich ist, um eine gute CO2-Assimilation zu bewerkstelligen und wie lange wir beleuchten müssen, um ein gutes Pflanzenwachstum zu erzielen. CO2 (Kohlendioxid, Kohlensäure) ist für die Pflanzen nun einmal unabdingbar, weshalb diese Frage in diesem Teil II eine zentrale Stellung einnimmt.

Abbildung 1 zeigt unser Testaquarium, das immer als Kupplung zwischen Theorie und Praxis dient. In Teil I wurde gefordert, dass bei der Wahl der Beleuchtung auch die lichtbedürftigen Pflanzen wie Glossostigma elatinoides oder Hemianthus micrathemoides gut gedeihen müssen. Dabei bevorzugten wir die T5-Beleuchtung, die damals jedoch noch nicht im Bepflanzungsschema vorgesehen war. Deshalb wurde das Testaquarium erneut aufgestellt, mit einem kleinen Augenzwinkern in Richtung des Herrn T. Amano. Abbildung 1 zeigt ganz eindeutig, dass nach 6 Wochen die Vordergrundbepflanzung unter der T5-Beleuchtung sehr gut gedeiht.

Gut zu sehen ist, dass die Glossostigma elatinoides gewissermaßen über den Boden kriecht und nicht die Neigung hat, sich aufzurichten - ein Anzeichen dafür, dass genug Licht den Boden erreicht.

Beleuchtungsintensität

Durch die Wahl kräftiger T5-Leuchtstoffröhren mit Reflektoren, ist die Beleuchtungsintensität schon gewährleistet. Damit im gesamten Aquarium eine gute Assimilation sämtlicher Pflanzen gewährleistet ist, sind mehrere Leuchtstoffröhren erforderlich, um die gesamte Fläche gut auszuleuchten. Es gibt eine Anzahl von Faustregeln, die in etwa angeben, wie viel Licht in einem stark bepflanzten Aquarium mit einer Höhe von ca. 60 cm erforderlich ist:

• 0,8 Watt per Liter
• 4 Watt / dm2 (starke Beleuchtung)

Wenn wir den Nutzinhalt unseres Testaquariums als Leitfaden heranziehen, so kommen wir nach Regel 1 auf eine Minimumbeleuchtung von 400 Watt. Befremdlich ist jedoch, dass wir trotzdem gute Ergebnisse erzielen mit einer Beleuchtung von 'lediglich' 220 Watt. Wie sich herausgestellt hat, sind diese Regeln nicht gut anwendbar, wenn neuartige Techniken (T5 oder HQI, bessere Reflektoren) zum Einsatz kommen. Nur bei standardmäßigen TLD-Röhren sind sie einigermaßen zutreffend.

Deshalb sollte man besser einen anderen Leitfaden hantieren:

• 1 TLD-Röhre je 15 bis 20 cm Breite bei Aquarien bis 50 cm Höhe
• 1 T5-Röhre je 15 bis 20 cm Breite bei Aquarien bis 60-70 cm Höhe

Abbildung 3 und 4 zeigen die Beleuchtung des Testaquariums. Die Lichtkappe ist sehr einfach und mit minimalem Aufwand aufgebaut; sie ist nur dazu vorgesehen, möglichst schnell die Leuchtkörper auszutauschen oder zu versetzen. Die Halogenbeleuchtung (3 Punktstrahler) sind als Stimmungsbeleuchtung für die Abendstunden gedacht, allerdings sind sie etwas hinderlich bei der Platzierung der 4 T5-Leuchtstoffröhren. Trotzdem bleibt festzuhalten, dass durch Streulicht genug Licht in den mittleren Teil gelangt..

Beachten Sie auch die Lüftungsöffnungen, die dazu dienen, die unter der Lichtkappe angesammelte Verlustwärme (und eventuell auch Gase wie CO2) nach außen abzuleiten. TL-Leuchtstoffröhren, und erst recht die T5-Leuchtstoffröhren, können ganz schön heiß werden. Das braucht in einer dichten Lichtkappe nicht unbedingt ein Problem zu sein, vorausgesetzt, dass es eine ausreichende Entlüftung gibt und der Abstand bis zur Wasseroberfläche mindestens 6 bis 8 cm beträgt. Unser Testaquarium ist außerdem mit Glasplatten abgedeckt, um Wärmeverluste und Wasserverdampfung zu verringern.

Beleuchtungsdauer

Die Beleuchtungsdauer ist wichtig, um den Pflanzen genug Zeit für die Assimilierung zu geben. Die meisten Aquariumspflanzen stammen aus den Tropen, wo es am Äquator ein ziemlich konstanter Tages- und Nachtrhythmus von 12 Stunden gibt.

Aus Abbildung 5 und 6 geht hervor, dass gegen Abend die Beleuchtungsintensität schnell abnimmt. Die Lichtmenge sinkt dann unter den LCP-Punkt (Light Compensation Point / Lichtkompensationspunkt, siehe Teil I) ab und reicht dann für eine gute Assimilation nicht mehr aus.

Genetisch betrachtet benötigen die Pflanzen für die Assimilation eine Beleuchtungsdauer von ca. 12 Stunden, unbedingt erforderlich ist dies jedoch nicht. In der Praxis zeigt sich, dass eine Beleuchtungsdauer von 9 oder 10 Stunden für ein gutes Pflanzenwachstum ausreicht. Auch unser Testaquarium wird 'lediglich' 9 Stunden beleuchtet, davon 5 Stunden mit sämtlichen Leuchten. Es macht keinen Sinn, zur Kompensation schlechter Lichtverhältnisse die Beleuchtung beispielsweise 16 Stunden eingeschaltet zu lassen. Besser ist da eine kürzere Ausleuchtung, jedoch mit hoher Intensität. Es stimmt, dass man das Testaquarium theoretisch noch länger beleuchten könnte, indem man es beispielsweise 12 Stunden mit allen vier Lampen anstrahlt. Dies hat jedoch zur Folge, dass die Pflanzen noch schneller wachsen, dass sie uns noch mehr Arbeit besorgen und dass die Stromrechnung um 25% ansteigt. Mit der Verkürzung der Gesamtbeleuchtungszeit sparen wir also Geld und Mühe.

CO2-Fixation

Kohlenstoff (C) stellt ein wichtiger Baustoff für die Pflanze dar. Bei ausreichender Helligkeit wird CO2 als Kohlenstoffquelle herangezogen und von der Pflanze fixiert: CO2-Fixation. Die Lichtintensität bestimmt weitgehend, wie viel CO2 während einer bestimmten Zeitspanne von den Pflanzen fixiert wird. Abbildung 7 ist ein Beispiel, das zeigt, dass mehr Licht zu mehr Fixation von CO2 führt. Umgekehrt können wir auch sagen, dass mehr Licht zu einem höheren Bedarf an verfügbarem CO2 führt.

CO2 als einschränkender Wachstumsfaktor

Mehr Licht bedeutet somit einen höheren CO2-Bedarf. Die Pflanzen werden also schneller wachsen. Es könnte jedoch sein, dass es zu wenig CO2 gibt. Abbildung 8 zeigt die CO2-Fixation, wenn nur eine TL-Röhre eingeschaltet wird. Hierbei wurde 5 mg CO2 pro Liter als Untergrenze angenommen: unter diesem Wert wird die Assimilation und somit auch die CO2-Fixation eindeutig langsamer ablaufen oder sogar zum Stillstand kommen, wenngleich genügend Licht vorhanden ist.

Die Steigerung der Lichtintensität hat direkt zur Folge, dass die Assimilation und somit die CO2-Fixation erhöht wird. Wenn das Aquarium stark bepflanzt ist, kann dies zu einer starken Aufnahme des verfügbaren CO2 führen, und der CO2-Gehalt im Wasser wird abnehmen. Abbildung 8 zeigt diese Abläufe und verdeutlicht, dass der CO2-Gehalt des Wassers nach einigen Beleuchtungsstunden bis unter der kritischen Grenze von 5 mg CO2 pro Liter absinkt. Ab diesem Punkt wird die Assimilation stark abnehmen oder gar zum Stillstand kommen, mit der Folge, dass das Pflanzenwachstum beeinträchtigt wird.

Gemäß Abbildung 9 gelangen wir nach einer Beleuchtungsdauer von ca. 4 Stunden in den 'Gefahrenbereich'. Wenn sich die Assimilation verzögert oder gar zum Stillstand kommt, werden keine Nährstoffe mehr aus dem Wasser aufgenommen. Die einzigen Organismen, die davon profitieren, sind die Algen, denn sie reagieren weitaus weniger empfindlich auf derartige Situationen. Eigentlich hat von diesem Augenblick an die Beleuchtung seine Bedeutung für das Pflanzenwachstum verloren. Bei einem solchen Problem haben wir nur zwei Möglichkeiten, entweder die Beleuchtung verringern oder CO2 hinzufügen.

Aquarianer mit Algenproblemen versuchen manchmal, eine Beleuchtungspause einzulegen, um dem Wachstum der Algen entgegenzuwirken. Die Behauptung, dass Algen eine Beleuchtungspause nicht vertrügen, gehört jedoch ins Land der Fabeln. Die oft wechselnden Ergebnisse deuten an, dass es sich hier um ein ganz anderes Problem handelt. Nicht selten ist ein Mangel an CO2 der direkte Auslöser des Algenproblems und gerät das Aquarium nach einigen Beleuchtungsstunden in den Gefahrenbereich, so wie es Abbildung 9 zeigt. Um nicht in diesen Gefahrenbereich zu geraten, wird eine Pause eingelegt, damit sich der CO2-Gehalt im Wasser wieder aufbauen kann. Der theoretische Ablauf der CO2-Fixation mit eingefügter Beleuchtungspause wird in Abbildung 10 dargestellt. Allerdings bleibt dahingestellt, ob der CO2-Gehalt während einer Beleuchtungspause dermaßen stark ansteigen kann.

Der CO2-Gehalt des Wassers kann während der Beleuchtungspause u.a. wieder aufgebaut werden durch:

• Respiration der Fische
• Bakterielle Aktivität
• Metabolismus der Pflanzen bei fehlendem Licht

Der Beitrag am CO2-Aufbau durch die Kohlensäurerespiration der Fische kann minimal sein, und das erst recht, wenn der Auslastungsgrad im Aquarium klein ist. Außerdem ist der Anteil der mikrobiologischen Aktivität an der CO2-Kumulation klein oder gar nicht vorhanden, weil Mikroben auch CO2 verbrauchen. Der größte Beitrag muss vom Metabolismus der Pflanzen im Dunkeln geleistet werden, wobei sich das CO2 auflöst.

Es gibt weitere Umstände, wodurch der CO2-Gehalt - auch in der Dunkelheit - stark abnehmen kann. Bei Aquarien mit einer starken Oberflächenströmung wird CO2 viel schneller entweichen als bei einer langsameren Oberflächenströmung. Während des Gasaustausches zwischen Wasser und Luft wird das Wasser Sauerstoff aus der Luft aufnehmen und CO2 abgeben. Dies rührt daher, dass Luft viel mehr Sauerstoff enthält als Wasser, während CO2 in geringerem Maße vorhanden ist. Hierdurch kann ein signifikanter CO2-Verlust im Wasser auftreten, besonders dann, wenn der Gasaustausch durch eine starke Wasseroberflächenbewegung unterstützt wird. Eine ruhige Strömung, wobei sich die Wasseroberfläche nicht übermäßig bewegt, ist für bepflanzte Aquarien optimal.

Befürworter der Beleuchtungspause argumentieren manchmal, dass natürliche Regenschauer auch eine Art Beleuchtungspause seien. Wir haben jedoch schon in Teil I dieser Trilogie lesen können, dass sogar bei wolkigem Wetter die Lichtintensität für eine gute Assimilierung der Pflanzen ausreicht. Außerdem gibt es Pflanzen, die eine solche Beleuchtungspause schlecht vertragen, wie z.B. die Rotala macrantha. Sogar vom biologischen Standpunkt gereicht eine Beleuchtungspause dem Wachstum zum Nachteil: eine Pflanze verbraucht viel Energie, um den Assimilationsprozess wieder in Gang zu setzen und auf das maximale Niveau anzuheben. Diese Energie könnte besser für das Wachstum eingesetzt werden. Alles in allem sollte man deshalb die Beleuchtungspause vermeiden und einfach zusätzliches CO2 zuführen.

CO2-Düngung

Vorbemerkung: In diesem Artikel wird nicht eingegangen auf die spezifischen Techniken, um dem Aquariumswasser CO2 zuzuführen. Information über Methoden der CO2-Düngung, wie z.B. mittels CO2-Gasflasche, Elektrolyse, usw. sind in der Literatur leicht aufzufinden oder mittels EasyCarbo.

Für die Düngung von Pflanzen mit zusätzlichem CO2 gibt es sowohl Befürworter als auch Gegner. Die Gegner behaupten oftmals, dass in der Natur auch nicht viel CO2 im Wasser verfügbar sei und die Pflanzen sehr wohl bei einem relativ niedrigen CO2-Gehalt gedeihen könnten. Es stimmt, dass Pflanzen auch bei relativ niedrigem CO2-Gehalt gedeihen können, vorausgesetzt, dass die Lichtintensität nicht zu hoch ist (um einen CO2-Mangel zu vermeiden) und die Pflanzen ruhig assimilieren können.

Was jedoch übersehen wird, ist, dass Pflanzen in der Natur oftmals an Stellen wachsen, an dem sich CO2-reiche Sedimente im Boden befinden. Diese CO2-Quellen befinden sich somit im Boden und die Wurzeln können dieses CO2 leicht aufnehmen. Sowohl die Blätter als auch die Wurzeln einer Wasserpflanze sind nämlich in der Lage, CO2 aufzunehmen. Auch das gelegentliche Entweichen von Kohlensäure aus diesen Sedimenten trägt zur CO2-Aufnahme bei, dann jedoch über das Blattwerk. Die Methode, nur die Wasserwerte zur Bestimmung von CO2-Gehalten in natürlichen Gewässern heranzuziehen, ist somit zu einseitig, denn dabei handelt es sich ja nur um Momentaufnahmen.

Im Aquarium kommt diese CO2-Abgabe vom Boden aus nur selten vor. Wie zuvor erwähnt, geben Mikroben nach dem Abbau organischer Stoffe zwar etwas CO2 ab, nehmen jedoch auch CO2 auf. Per Saldo deckt diese Quelle längst nicht den Bedarf einer schnell wachsenden Pflanze. Die Praxis zeigt eindeutig, dass ein CO2-Gehalt im Wasser von 15 - 25 mg CO2 pro Liter das Pflanzenwachstum hervorragend stimuliert und die Bildung von Algen verhindert, weil die Pflanzen für die Algen eine starke Nahrungskonkurrenz darstellen.

Die Aufrechterhaltung des CO2-Gehaltes mittels zusätzlicher CO2-Zufuhr hat gewisse Vorteile sowie :

• gleichmäßigeres Pflanzenwachstum
• keine Beleuchtungspause erforderlich
• Pflanzen wachsen schneller
• Blattform und Farbe verbessern sich
• Stabilisierung der pH- und KH-Werte
• es ist weniger Licht erforderlich

Das letzte Argument ist bei den Aquarianern relativ unbekannt. Aber zusätzliches CO2, oder, besser gesagt, ausreichendes CO2, stimuliert die Pflanze, um effektiver mit der angebotenen Lichtmenge umzugehen. Diese Tatsache erklärt auch, weshalb es Aquarien mit einem herrlichen Pflanzenbestand und relativ wenig Licht gibt.

Es ist wichtig, die Beziehung zwischen dem pH (Säuregrad), der KH (Karbonathärte) und CO2 zu verstehen. Wir wollen hier kurz darauf eingehen. Die KH oder auch Karbonathärte ist die Gesamtsumme der gelösten Karbonat- (CO3--) und der Bikarbonat-Ionen (HCO3-), zumeist ausgedruckt in deutschen Härtegraden (dH). In bepflanzten Süßwasseraquarien, mit pH-Werten üblicherweise unter 8, sind Karbonat-Ionen kaum vorhanden (erst bei einem pH-Wert ab 8,3 spielen sie eine Rolle) und wird die KH somit stark von den gelösten Bikarbonaten dominiert. In den meisten Aquarien ist die KH die Hauptkomponente der Alkalinität oder auch der Konzentration aller säureneutralisierenden Verbindungen im Wasser. Das konjugierte Säure-Base-Paar H2CO3 - HCO3- (Proton-Donor Karbonsäure - Proton-Akzeptor Bikarbonat) puffert den pH. Dies wird Bikarbonatpufferung genannt, und das Optimum dieses Puffers liegt bei einem pH-Wert von 6,4. Diesbezüglich wird sich der pH-Wert durch das Hinzufügen von relativ viel Säure kaum ändern, weil im Wasser genauso viel Proton-Donor (H2CO3) als Proton-Akzeptor (HCO3-) vorhanden ist. In unserem Aquariensystem wird der pH-Wert vorwiegend von diesem Bikarbonatpuffer bestimmt.

Durch CO2-Düngung wird ein hoher pH-Wert abgesenkt, weil es mit Wasser zu Karbonsäure reagiert. Hierdurch bilden sich im Wasser Säure-Ionen, so dass der pH Wert unter Beibehaltung des KH-Wertes absinkt. In jedem Fall, es gibt eine feste Beziehung zwischen den pH- und KH-Werten und dem CO2-Gehalt. Abbildung 11 zeigt die KH- (in dH) und pH-Werte in Relation zu den CO2-Konzentrationen (in mg/L). Durch eine kontrollierte Zufuhr von CO2 lässt sich der pH-Wert bei einem bestimmten KH-Wert auf das gewünschte Niveau bringen.

Pflanzen bevorzugen eine leicht säure Umwelt, einen pH-Wert im Bereich 6,4 - 6,8. Dabei ist ein KH-Wert von 4 ideal, um Pflanzen in ausreichendem Maße mit CO2 zu versorgen.

Nun gehen wir kurz zu unserem Praxis-Aquarium zurück. Das Ausgangswasser unseres Testaquariums hat die folgenden Werte: pH 7,6 und KH 4,0. Theoretisch würde das bedeuten, dass es nach der Tabelle in Abbildung 11 ca. 3 mg CO2 pro Liter gäbe. Ein stark beleuchtetes Aquarium mit dichtem Pflanzenwuchs würde sehr wahrscheinlich Probleme bekommen, weil CO2 ein einschränkender Wachstumsfaktor ist oder mit Sicherheit noch werden wird. Nach Abbildung 9 befinden wir uns bereits im Gefahrenbereich, und daran wird auch der 'Beleuchtungstrick' von Abbildung 10 wenig ändern.

Die Ansäuerung mit CO2 ist natürlich die weitaus attraktivste Option, um den pH-Wert zu senken und zugleich die Pflanzen mit diesem wichtigen Nährstoff zu versorgen. Die Beziehung zwischen pH, KH und CO2 gereicht uns sodann zum Vorteil, denn der pH-Wert wird dann weiterhin vorwiegend vom Bikarbonatpuffer bestimmt. Die Ansäuerung mit irgendeinem anderen Mittel wie beispielsweise Phosphorsäure, Schwefelsäure, Gerbsäure oder Salzsäure, während der KH-Wert bereits auf gutem Niveau liegt, bringt nicht direkt mehr CO2 ins Wasser und geht zu Lasten des KH-Wertes, der bei Zugabe dieser Säuren weiterhin absinkt und irgendwann könnte das Aquariumswasser ganz schön instabil werden. Es setzt plötzlich eine starke pH-Senkung ein, mit allen dazugehörigen Folgen. Die KH, falls sie zu niedrig ist, lässt sich zwar durch Zugabe eines Bikarbonates (wie z.B. KHCO3, NaHCO3) erhöhen, wenngleich es gar nicht so einfach ist, alles auf einem guten Niveau zu halten. Außerdem wird das Aquarium dann unnötigerweise mit Chemikalien aller Art belastet. Zudem geht die Beziehung zwischen pH, KH und CO2 in die Brüche, weil der pH-Wert dann nicht länger vorwiegend vom Bikarbonatpuffer bestimmt wird. Übrigens wird die Ansäurung ohne CO2 auch dazu führen, dass die meiste CO2-Prüfsätze jetzt unzuverlässige Informationen liefern.

Die meiste CO2-Tests die die Aquarianer zur Verfügung stehen, sind ja basiert auf einer Säure-Base Titration mit sehr reiner Natronlauge (NaOH). Diese Base reagiert mit Karbonsäure (entstanden aus CO2 + H2O). Der pH-Indikator ist Phenolphthalein : der Farbumschlag von farblos nach rosa liegt bei pH 8,3. Wenn es im Wasser jedoch mehrere Säuren ausser Karbonsäure gibt, dann reagieren sie auch mit NaOH. Somit werden die Testergebnisse unzuverlässig. Außerdem wird die Anwesenheit von anderen Basen ausser NaOH in der Testprobe eine genaue CO2-Bestimmung auch negativ beeinflussen. Zudem ist es leider unmöglich genau anzuweisen, welche ‘fremde‘ Säuren oder Basen mit diesem CO2-Test interferiert haben.

Die beste Lösung zur Ansäurung scheint immer noch die CO2-Düngung zu sein. Es ist das optimale Mittel zur Stabilisierung der pH- und KH-Werte.

Abbildung 12 zeigt, was passiert bei pH 7,8 und KH 4 und einem viel zu niedrigen CO2-Gehalt von 1,9 mg pro Liter: biogene Entkalkung

Algen, in diesem Falle Bartalgen, haben freies Spiel, weil das Blatt dieses Echinodorus sp. nicht mehr optimal assimiliert. Die Pflanze ist somit kein Nahrungskonkurrent mehr und die Algen setzen sich auf dem Blatt fest. Die weißen Flecken sind durch biogene Entkalkung entstanden. Aus dem wasserlöslichen Bikarbonat wurden Kohlendioxid, Wasser und wasserunlösliches Karbonat gebildet:

Ca(HCO3)2 ® CaCO3 (weißer Niederschlag) + H2O + CO2

Ein weißer Niederschlag wird sichtbar und das entstandene CO2 wird verbraucht. Besonders schädlich während dieses Prozesses sind die Abnahme der KH- und der Anstieg der pH-Werte. Wenngleich ein niedrigerer KH-Wert zu einem niedrigeren pH-Wert führen müsste, ist dies nicht der Fall. Weil das freie CO2 direkt von den Pflanzen aufgenommen wird und der Rest durch Diffusion mit der Luft schnell verschwindet, ist das Netto-Ergebnis einen pH-Anstieg auf Werte zwischen 9 und 10. Die Wasserbilanz wird dann schwer beeinträchtigt mit als Folge Algenwuchs und gebremstes Pflanzenwachstum. Die Fische werden diese Situation auch nicht schätzen. Durch externe CO2-Zugabe kann diese Situation schnell aufgehoben werden. Das Kalziumkarbonat wird dann gelöst und der pH-Wert lässt wieder sich auf einem annehmbaren Niveau reduzieren.

Insgesamt lässt sich sagen, dass eine zusätzliche CO2-Einrichtung für bepflanzte Aquarien offensichtlich kein unnötiger Luxus ist, und dass sie viele Probleme verhindert. Deshalb haben wir uns bei unserem Testaquarium für die CO2-Düngung entschieden (siehe Abbildung 13).

Über eine Zeitschaltuhr und ein Magnetventil wird alltäglich während 8 Stunden eine bestimmte Menge CO2 (60 Blasen/Sek.) dem Spiralreaktor zugeführt. Dieser wird von einer kleinen Strömungspumpe angetrieben. Nach einigen Wochen läuft das Aquarium stabil und es zeigt sich, dass die Einstellung über diese einfache Methode (mehr oder weniger Stunden CO2-Zugabe) und einem diskreten pH-Messer (1 x wöchentlich messen) gut funktioniert. Der pH-Wert bleibt stabil im Bereich 6,6 - 6,8 wobei der CO2-Gehalt ungefähr 25 mg per Liter beträgt.

Vorsicht ist selbstverständlich geboten. Achten Sie darauf, dass der CO2-Gehalt im Aquarium nicht allzu hoch wird, denn Fische werden bei hohen CO2-Konzentrationen Vergiftungserscheinungen zeigen. Dies kann bei einem Gehalt von ungefähr 30 mg CO2 pro Liter und höher bereits passieren. Wenn zuviel CO2 im Wasser gelöst ist und die Fische anfangen zu protestieren (Kurzatmigkeit, oben im Becken treiben), lässt sich das CO2 schnell entfernen, indem man das Wasser gut durchlüftet. Dadurch wird der Kohlensäuregehalt des Wassers schnell sinken. Wenn der CO2-Gehalt im Wasser zu hoch ist, so bedeutet dies nicht, dass das Wasser zu wenig Sauerstoff enthält. Das Wasser kann sehr viel CO2 aufnehmen, ohne dass Sauerstoff durch Verdrängung aus dem Wasser entweicht. Die Fische bekommen jedoch Vergiftungserscheinungen, weil die hohe CO2-Konzentration im Wasser die CO2-Respiration der Fische blockiert. Die Respiration über die Kiemen der Fische richtet sich nämlich nach der Differenz der im Blut und im Wasser vorhandenen CO2-Konzentration. Ein sehr hoher CO2-Gehalt im Wasser wird die CO2-Menge, die vom Blut aus über die Keimen gefördert werden kann, stark reduzieren. Der CO2-Gehalt im Blut häuft sich an mit der Folge, dass der pH-Wert absinkt, und dies führt zur Kondition Azidose.

Das Perlen der Pflanzen

Unter manchen Umständen kann man beobachten, dass die Pflanzen Sauerstoff in Form von kleinen Sauerstoffbläschen (Perlen) abgeben. Abbildung 14 zeigt, dass unten an den Blättern Sauerstoffbläschen entstehen. Dieser Effekt zeigt sich, sobald im Wasser viel Licht, viel CO2 und Nährstoffe vorhanden sind. Die Assimilation verläuft derart schnell, dass der freie Sauerstoff nicht (schnell genug) durch das Wasser aufgenommen wird und sichtbar bleibt. Sauerstoffbläschen können aus Beschädigungen, Wurzeln und gesunden Blättern entweichen, kurzum an allen Stellen, an denen die Pflanze einen 'offenen' Kontakt mit dem Wasser hat und wo Gase entweichen oder ein Gasaustausch stattfinden kann. Es ist nicht so, dass die Pflanze buchstäblich verbrennt, wie vereinzelt behauptet wird, sondern es ist eine Art Überdruck. Der Pflanze selbst stört es nicht und auch sehr gesunde Pflanzen können viel sichtbaren Sauerstoff erzeugen. Trotzdem können Pflanzen auch 'perlen', auch wenn es an einem bestimmten Nahrungselement mangelt. Das 'Perlen' muss somit kein Anzeichen sein, dass alles in Ordnung sei, sondern es ist lediglich ein Anzeichen dafür, dass die Assimilation auf einem hohen Niveau verläuft und die Elemente CO2 und Licht in ausreichendem Maße vorhanden sind, um dieses Niveau aufrechtzuerhalten. Dieses Phänomen ist herrlich anzusehen, ist jedoch nicht etwas unbedingt Erstrebenswertes.

Assimilation und Licht: Wachstumsbeleuchtung und atmosphärische Beleuchtung

Eine Pflanze reagiert auf Licht, um ihren Tag- und Nachtrhythmus festzulegen. Es ist nur eine sehr geringe Lichtmenge erforderlich (Impuls), um die Pflanze zur ersten Phase der Photosynthese anzuregen. Zumeist werden zunächst die Hormone produziert, die den Photosyntheseprozess und die Assimilation zu weiteren Aktionen anregen. Eine geringe Lichtmenge aus einem nahegelegenen Fenster reicht schon aus. Die biologische Uhr der Pflanzen wird in hohem Maße von dieser geringen Lichtmenge bestimmt. Auch in der Nachbarschaft des Testaquariums gibt es ein kleines Fenster, das diesen Impuls liefert. Der Biorhythmus der Pflanze beträgt ungefähr 10 Stunden, wobei maximale CO2-Assimilation erfolgt und wichtige Kohlenstoffketten aufgebaut werden. Die besten Ergebnisse hinsichtlich Pflanzenwachstum wurden erzielt, wenn dieser biologische Rhythmus einigermaßen eingehalten wird. Dabei konnte man gut beobachten, dass manche Pflanzen in der Tat nach circa 10 Beleuchtungsstunden die 'Köpfe' schlossen. Damit wird der Übergang zur Photosynthese (Licht / CO2-Aufnahme) nach dem Nachtmetabolismus der Pflanzen (O2-Aufnahme / CO2-Abgabe) eingeläutet. In Wesentlichen zeigt dies an, dass eine längere Beleuchtung keinen Zweck mehr hat und lediglich das Algenwachstum fördert.

In den Abendstunden möchten wir trotzdem etwas von unserem Aquarium haben und deshalb ist es gut, zwischen Wachstumsbeleuchtung und atmosphärischer Beleuchtung zu unterscheiden. Tagsüber voll ausleuchten und am Abend mit einigen kleinen Leuchten oder gedimmtem Licht aus T5-Leuchtstoffröhren ist eigentlich eine optimale Beleuchtung. Ein weiterer Vorteil der atmosphärischen Beleuchtung ist, dass die Fische davon einen dankbaren Gebrauch machen und in dieser Abenddämmerung oft sehr interessante Verhaltensweisen zeigen.

FAZIT

In Teil I dieser Trilogie hat sich gezeigt, dass alle Stellen im Aquarium mit richtig gewählten Leuchtmitteln in ausreichendem Maße beleuchtet werden können. Bei der Wahl der Pflanzen - insbesondere bei den lichtbedürftigen Arten - gibt es dann keine Einschränkungen mehr. In Teil II ist eindeutig nachgewiesen worden, dass auch lichtbedürftige Pflanzen wie Glossostigma elatinoides unter den richtigen Bedingungen gut wachsen können.

Genügend CO2 ist für ein gutes Pflanzenwachstum außerordentlich wichtig. Die Pflanzen entwickeln sich dann auch immer viel besser und schöner als in Situationen, in denen ein CO2-Mangel droht. Pflanzen zeigen sich unter diesen Umständen als sehr starke Nahrungskonkurrenten gegenüber den Algen. Durch Einsatz der CO2-Düngung werden die pH- und KH-Werte des Aquariumswassers stabilisiert und die Pflanzen ausreichend mit CO2 versorgt.

Es werden zahlreiche Ratschläge gegeben über die idealen KH-, pH- und CO2-Werte. Vom Standpunkt der Pflanze aus empfiehlt es sich, den pH-Wert im schwachsauren Bereich zu halten (pH 6,4 - 6,8) und der KH-Wert in der Nähe von 4. Der CO2-Gehalt halten wir im Testaquarium im hohen Bereich, nämlich 20 - 25 mg CO2 pro Liter, und zwar deshalb, weil einige Pflanzenarten bei höheren CO2-Werten (noch) besser wachsen, wie z.B. die Glossostigma elatinoides. Weil wir uns nicht einschränken möchten und ein optimales Ergebnis hinsichtlich Pflanzenwachstum anstreben, kann man diesen höheren CO2-Gehalt beruhigt beibehalten. Normalerweise werden die Fische dadurch nicht beeinträchtigt und der Sauerstoffgehalt im Testaquarium beträgt tagsüber circa 7 mg pro Liter, ein Wert, der vollkommen ausreicht.

Die Beleuchtungsdauer und die Zeitspanne, während der die Beleuchtung eingeschaltet ist, wirken sich sehr wohl auf den Biorhythmus der Pflanzen aus. Wie sich herausstellt, lässt sich mit einer etwas kürzeren Beleuchtungsdauer - jedoch mit hoher Lichtintensität über mehrere Stunden - die Wachstumsgeschwindigkeit der Pflanzen sehr gut steuern, ohne dabei ihre Entwicklung zu beeinträchtigen. Ein Unterschied zwischen Wachstumsbeleuchtung und atmosphärischer Beleuchtung ist durchaus angebracht und wird den Pflanzen helfen, wenn es darum geht, den natürlichen Rhythmus beizubehalten.

Teil III bildet den Abschluss dieser Trilogie über das Pflanzenwachstum und behandelt die Nährstoffe. Erörtert wird, welche Nahrungselemente neben Licht und CO2 für das Wachstum der Pflanzen erforderlich sind und welche Wasserwerte dafür ideal sind. Dieses und noch viel mehr im letzten Teil dieser Trilogie über das Pflanzenwachstum.