CO2: algemene informatie

Waarom is koolstofdioxide (CO2) het belangrijkste voedingsmiddel voor planten in het aquarium?

Koolstofdioxide (CO2) is de één van de belangrijkste basis voedingswaarden voor waterplanten die verder wordt aangevuld met micro-en macro voedingstoffen en licht. De juiste afstemming tussen deze drie elementen zijn noodzakelijk voor goede plantengroei in het aquarium. En het voordeel van een CO2 systeem is dat je meer licht kunt gebruiken waardoor je een grotere diversiteit aan planten kunt gebruiken.

bron:JBL

Bij de fotosynthese reactie worden water (H2O) en koolstofdioxide (CO2) door de plant opgenomen en in glucose omgezet, terwijl zuurstofgas (O2) wordt afgegeven. Die afgifte van O2 zien we aan het zgn. 'pearlen' van de planten, wat de afbeelding rechts duidelijk laat zien. Die glucose wordt gebruikt als energiebron en/of omgezet in andere organische stoffen zoals bouwstoffen als cellulose en eiwitten, ten behoeve van groei en voortplanting. Zo komt de koolstof uit de kooldioxide via fotosynthese terecht in de plant.

In de normale buitenlucht is het kooldioxide gehalte constant op ongeveer 400 ppm (parts per million). Het is altijd voldoende aanwezig voor planten om op te nemen. Onder water is dit totaal anders. Vanwege de druk in de atmosfeer is het kooldioxide gehalte in het water ongeveer 2-7 ppm. En dit is eigenlijk niet genoeg voor onze onderwater planten om goed te groeien. Dit effect kan vaak worden waargenomen in de natuur. Tropische waterplanten vormen vaak dichtbevolkte geconcentreerd "kolonies" op plekken waar water met kooldioxide aanwezig is. Zodra de kooldioxide in het water te laag is trekken de waterplanten zich terug.

Dat is het duidelijkst waarneembaar de tropen, in periodes van veel regenval. Daardoor komen er hogere concentraties CO2 in het water. De stroming zorgt van vers CO2 rijk water en komt op ander plekken dan normaal. Op die nieuwe plekken krijg je vaak uitbundige plantengroei. Als de stroom van CO2 verrijkt water afneemt zie je ook duidelijk een afname van waterplanten.
In aquaria zonder extra aanbod van kooldioxide, is er altijd een gebrek aan groei.
Dit komt omdat de aanbevolen waarde voor een goede plantengroei tussen ongeveer 15 en 25 (tot 35) ppm is. Dit kan alleen worden gecompenseerd door het toevoegen van extra koolstofdioxide in gasvorm. Toch hoor je veel tegenspraak en weerleggingen van een aantal aquarium eigenaars: "Mijn planten groei prima, zelfs zonder extra CO2-bemesting." Dat kan wel zo zijn, maar dan hebben ze geen 'high tech' bak met snelgroeiende planten erin maar veelal een scape met relatief zwakke lichtomstandigheden en met langzaam groeiende planten, zoals diverse Anubias, varens, mossen en de Crypto soorten.

Als de plant assimileert en zijn geproduceerde zuurstof niet meer kwijt raakt door diffusie en transport krijg je die belletjes aan je blad.
En dan hangt het er dus vanaf hoeveel zuurstof je plant produceert (hoeveelheid licht/CO2). Maar ook de hoeveelheid opgeloste gassen die in het water zitten en hoe efficiënt de plant zijn zuurstof kan transporteren. Als je mossen laat drijven gebeurt dat heel snel bij deze plantjes, staat het op de bodem gaat dat veel minder snel. Hoe meer licht die er op een plant staat, en hoeveel zuurstofproductie er dus plaatsvind, hoe eerder de plant dit laat zien. Maar dat licht compensatiepunt (LCP) is niet bij elke plant hetzelfde.

Soms zie ik mensen een duur CO2 systeem aanschaffen en waarbij ik mijzelf afvraag; is dat het wel waard?

Dan hebben ze een bak met een paar plantjes en/of bepaalde soorten planten die zich prachtig kunnen ontwikkelen zonder extra toevoeging van CO2. Waarom dan CO2 toevoegen? Als je een scape hebt met 'easy plants' heb je meer als genoeg aan een koolstofbron zoals Easy Carbo of Excel. Natuurlijk kan een CO2 systeem geen kwaad voor de kwaliteit van de plant, maar het is in principe een overbodige luxe.

Hetzelfde verhaal met de vloeistof die je gebruikt in dropcheckers. Die komen voor 20ppm en voor 30ppm. Als je dan de 30ppm versie gaat gebruiken in een lowlight scape heb je helaas (nog) niet zoveel van de materie begrepen...
Dit soort situaties zie je heel vaak bij beginnende scapers. Men laat zich overhalen door de commercie of doorverkeerde adviezen. Maar ik heb het al ergens ander op deze website beschreven; de consument is onwetend en makkelijk te manipuleren. Ze lezen overal dat 'iedereen' CO2 toevoegt en volgen dan automatisch de spreekwoordelijke kudde. Dus mijn persoonlijk advies: doe beter je huiswerk.

CO2 is geen wondermiddel.

De keuze om CO2 te gaan gebruiken is vaak niet de oplossing voor slecht groeiende planten. Natuurlijk; koolstof is altijd bevorderlijk voor de kwaliteit van de planten maar ik zie dat beginners teveel en te vaak een heel slechte start maken. En daarmee bedoel ik teveel licht, een inerte bodem, slechte plantbemesting enz. En als men dan last krijgen van plantproblemen en alg word te vaak het toevoegen van CO2 in gasvorm als de ultieme probleemoplosser gezien.

CO2: gasvorm of vloeibaar?
Vloeibare CO2 is een misleidende tekst! Want vloeibare CO2 is niet hetzelfde als CO2 in gasvorm... Met de vloeibare vorm heb je te maken met glutaaraldehyde (C5-H8-O2). Dit word eerst door de plant worden opgenomen en daarna moet het worden afgebroken om de benodigde koolstof te kunnen gebruiken. Met koolstof in gasvorm (CO2) is direct op te nemen en beschikbaar als voedingstof voor de plant. Daarom zal de plant er altijd voor kiezen om eerst de gasvorm te gebruiken (als deze aanwezig is) en daarna pas koolstof wat word aangeboden in de vorm van glutaaraldehyde.
Vloeibare CO2 toevoegen in een bak met snelgroeiende planten is in de meeste gevallen overbodig. Dit komt omdat de plant letterlijk en figuurlijk te snel groeit. De koolstofwaarden vanuit glut is daarvoor te weinig. In een low-tech bak: bak met weinig licht en veel langzaam groeiende planten, daar werkt glutaraldehyde veel beter. En nog even ter info: vloeibare CO2 is niet meetbaar met een dropchecker.

Veel CO2 toevoegen is absoluut geen vereiste is om een prachtige bak te maken.
De afbeelding hiernaast is een bak gemaakt door George Farmer. Zonder Co2 injectie, gewoon water uit de kraan, relatief veel vissen en een pH verlagende bodem. Daarbij een lage belichting waardoor groei goed te controleren valt.
De onderstaande bak is een Superfish 70 met een standaard intern filter, 8W LED, geen gebruik van EasyCarbo, soms een klein beetje toevoeging van voeding. Planten zijn 'low-tech' zoals Crypts, Buces, Rotala en wat Anubias en Cyperus.
Belichting staat voor 10 uur, wat normaal is voor een low-tech. Een high-tech tank heeft genoeg aan 6-9 uur. De PAR waarden zijn 10 boven het substraat en ongeveer 5 in de hoeken.

Als de plant gaat assimileren gaat het glucose produceren.
Dit dient als grondstof voor de vorming van de meeste andere organische stoffen die de plant nodig heeft om zicht te ontwikkelen. De vorming van deze andere organische stoffen uit glucose noemen we 'voortgezette assimilatie'. Glucose kan gemakkelijk weer worden omgezet in energie en is tevens de basiseenheid voor het belangrijkste bouwmateriaal van planten: cellulose.

Planten maken glucose door CO2 op te nemen en het aan elkaar te hechten tot langere koolstofketens. Eerst maken ze eenheden van 3 koolstofatomen lang (voor de meeste planten), dit gebeurt in de Calvin-cyclus. Vervolgens hechten ze die aan elkaar tot 6 koolstofeenheden: glucose (en andere suikers). Dit proces wordt gluconeogenese genoemd (fotosynthetische koolstofcyclus)

Glutaaraldehyde is een 5-koolstofverbinding die een beetje lijkt op sommige tussenstadia in de gluconeogenese en die de plant kan gebruiken omdat het niet veel energie hoeft te verbruiken aan het samenvoegen van CO2-moleculen, maar in feite gratis een 5-koolstofeenheid krijgt aangeboden door het toevoegen van Glutaaraldehyde.
Glutaaraldehyde kan dus worden gezien als een vervangingsstof voor CO2 omdat het leidt tot hetzelfde product (glucose) als opgenomen CO2 en dus op dezelfde manier bouwstof en energie kan leveren als CO2.
Er is wel een maximale dosering aan deze vloeibare koolstofbronnen (1ml per 100L per dag). Dit omdat hoger dan de aanbevolen concentraties schade kunnen gaan veroorzaken. Zowel aan planten en erger nog: aan je bewoners.
Deze maximale dosering geeft zo weinig koolstof aan de plant dat het verwaarloosbaar is en we door die lage concentratie nauwelijks verbeterde groei gaan waarnemen in high-light bakken. In low-light bakken kan het bijdragen tot efficientere groei omdat de plant nu minder koolstofeenheden hoeft te fabriceren om tot hetzelfde netto product (glucose) te komen.

Koolstof is een belangrijke bouwstof voor alle levende wezens, dus ook voor aquariumplanten.

Een middel zoals Easycarbo is, net zoals CO2 uit een drukfles, een koolstofbron. En carbo kan een prima oplossing zijn voor weinig behoevende low-light planten. (omdat easy plants een lagere koolstof behoefte hebben) Maar de draagstof glutaaraldehyde kan maar een beperkte hoeveelheid koolstof beschikbaar maken voor de plant. Voor voor low light planten is deze hoeveelheid in de meeste gevallen voldoende. Een hogere dosering dan word aanbevolen resulteerd in een vergiftiging voor zowel je planten. En zeker ook voor je vissen en/of garnalen!
Als je planten in je bak hebt staan die een hogere LCP hebben (meer licht nodig hebben) dan heb je niet genoeg aan een vloeibare koolstofbron en moet je gebruik maken van CO2 flessen. Hierbij geef je koolstof in gasvorm. Want, zoals we allemaal weten (...) bepaalt het licht de groeisnelheid van de plant. Want licht ==> Voedselproductie ==> Voedselconsumptie ==> Groei.

Naarmate je meer licht gaat geven wordt er meer en meer zuurstof geproduceerd tot verzadiging. Tot op het punt waarbij het toevoegen van meer licht de zuurstofproductie niet verbetert. Op dat punt heeft de plant haar maximale voedselproductie, maximale voedselconsumptie en maximale groei bereikt.

Wat gaat er gebeuren als je dan nog meer licht gaat toevoegen?
Dan krijgt de plant een impuls om nog sneller te gaan groeien. Maar omdat de zuurstofproductie groter zal zijn dan het zuurstofverbruik gaan de cellen beschadigingen oplopen. De celwand raakt beschadigt waardoor de plant gaat zichtbaar en onzichtbaar lipiden, koolhydraten, eiwitten en organisch afval gaat 'lekken'. Dit is altijd een trigger voor alg!

The Small Planted Tank