Vattenbyte i Mörker (utredning)

[Lasse]

Jag tycker att aktiv transport är sådan transport över ett cellmembran som kostar ATP. Alltså kemisk energi som kostar mycket för växten. Att bli av med gaser i bulk finns det liksom ingen ekonomi i. Det kan inte fungera så eftersom växterna producerar så mycket gaser (främst syrgas men också vattenånga). Du kanske menar att aktiv transport är att öppna klyvöppningarna och släppa ut övertrycket av gaser.

Nä jag utgick från att det var en aktiv transport i submersa växter eftersom diffusion kommer att röra till det. Vi vet ju att ett väl beplantat akvarium kan ha (vid full produktion) en syrgasövermättnad på över 150 %. Om växterna skall göra sig av med avfallet syrgas i det läget innebär det ju att den interna syrgasmättnaden kommer att överstiga 150%. Detta måste ju påverka växten eller hur? Växterna (även vattenväxterna) sköter ju all sin näringstransport med vatten. Om detta är sant borde man ju lufta ut syrgasövermättnaden ur vattnet. Jag vet inte - men svaret diffusion ställer fler frågor.

MVH Lasse

Edit. Läste lite i Defdacs citat i inlägg 128 om de intracellulära kanalerna som innehåller gas. Hur kommer syrgasen ut där och får ett övertryck som gör att bladen "svävar". Varför diffuserar gasen inte in i cellen igen och ger ett jämt tryck i hela plantan? Finns det någon "backventil"? Är det så så måste det vara någon typ av energikrävande transport ut från cellen till ihåligheterna annars får jag inte ihop det.

[Lasse]

Bikarbonatanvändande finns i två former, indirekt och direkt. Direkt användande använder enzymet CA, carbonic anhydrase. Indirekt användande är när växterna sprutar ut protoner på undersidan av bladen som reducerar bikarbonat till CO2 som växten sedan tar upp.

Alger använder direkt bikarbonatanvändande via CA (eftersom dom har så stor yt:volym-ratio och CA måste komma i kontakt med vattnet via cellytor), vissa växter har inte denna typen av enzymer och markant sämre yt:volym-ratio så då är det bara indirekt som gäller. Allt som behövs för indirekt bikarbonatanvändande är en ATP proton-pump, så mekanismen är väldigt enkel men jag vet inte hur många som klarar det. 50% har jag hört, dvs det är inte så ovanligt.

Vad jag läst så används enzymet internt i växterna för att producera koldioxid från lagrad bikarbonat. Denna är intagen i växten som koldioxid men lagrad för kommande behov. Jag har inte fått fram något som styrker att vattenväxter kan använda detta för bikarbonat som finns utanför växten - alltså externt.

Vad gäller den indirekta metoden (att växten själv sänker pH:t) så kan det vara mer troligt men jag har inte sett något bevis för det heller.

Jag tror fortfarande att det är koldioxid som växterna använder. Vart kommer det ifrån? Vi utgår från ett akvarium som håller pH 7 på morgonen. akvariet är väl planterat och det finns ingen ljusbrist. Ingen tillsättning av koldioxid (på konstlad väg) KH ca 2-3. Det finns lite koldioxid i vattnet enligt karbonatsystemets jämnvikt och luftens och vattnets koldioxidhalter är i jämnvikt. Ljuset tänds - växterna börjar konsumera koldioxid. Den konsumerade koldioxid ändrar jämnvikten för både karbonatsystemet och luft/vatten. Det förlorade koldioxid ersätts i detta läge av i första hand av Karbonat/bikarbonat som vandrat via kolsyra till koldioxid. (denna process är i detta läge snabbast) Under denna vandring upptas protoner - pH stiger. Den nya koldioxiden förbrukas - mer karbonat/bikarbonat omvandlas - pH stiger än mer. Med ett stigande pH förskjuta hela buffringssystemet mot att vilja gå mot karbonat istället för koldioxid. Det mest kända exemplet på detta är tillsättande av bikarbonat. Under pH 8 (ungefär - saltvatten ca 7,8 sötvatten kring 8,2) kommer bikarbonat att h ö j a pH - Över kommer bikarbonat att s ä n k a pH beroende på att systemet vill gå åt olika håll beroende på pH. Inom parantes innebär detta att om växter/alger skulle ta upp bikarbonat i pH under denna jämnviktspunkt (i sötvatten kring 7,8-8) så skulle pH s ä n k a s eftersom jämnviktskraven under denna punkt skulle göra att koldioxid skulle omvandlas via kolsyra till bikarbonat under avgivandet av en proton. Över 7,8 - 8 skulle iofs pH höjas eftersom den förlorade bikarbonatjonen då ersätts med en karbonatjon + en proton (vätejon). Men i n g e n har någonsin uppmätt en pH säkning under en tillväxtperiod hos växter/alger. Så åtminstone upp till pH 8 m å s t e kolkällan vara koldioxid och varför skulle alla växter kasta om vid pH över 8?

När produktionen blir kraftigare och kraftigare under belysningen kommer pH stiga så högt att jämnvikten mellan luftens koldioxid och vattnets kommer sakta att bli den största infarten för koldioxidtransport till växterna och bidraget från karbonat/bikarbonat blir mer eller mindre nada. Detta ser man också på pH värdet som brukar plana ut kring 9-10 - lite beroende på vilken KH det låg på från början. Ju högre Kh från början (inom vissa gränser) lägre pH vid utplaningen. Nu släcks ljuset och växten andning blir det som märks mest. Koldioxid kommer ut i vattnet från växten - trycket att gå mot karbonat (högt pH) gör att koldioxiden från plantan vandrar mot höger under avgivande av vätejoner - pH sjunker. Ju lägre pH sjunker desto viktigare blir koldioxidjämnvikten mellan luft/vatten och pH stabiliseras kring det första värdet. Detta är de stora dragen - sen förekommer det olika små "stör"strömmar som koldioxid produktion från fiskar och bakterier.

Ovanstående är den troliga förklaringen till varför det är viktigt att ha relativ bra alkanitet (KH - värde) i ett low-tech kar. Det är nämligen ert koldioxid under stora delar av belysningstiden!

Mitt resonemang bygger på att konsekvenserna vattenkemiskt av ett direkt utnyttjande av bikarbonat går stick i stäv emot all erfarenhet - i alla fall i pH under 8.

Om nu vissa växter kan lokalt sänka pH runt bladen så ändrar inte detta resonemanget. Varför C4 växter predominerar naturligt i miljöer med alkalliskt vatten är ju givetvis deras effektivare uttnyttjande av fotosyntesen.

MVH Lasse

[PatrikS]

Stämmer detta eller drog du bara till med en egen "beräkning"? Gäller detta i högt repspektive lågt pH?

Är inte tillräckligt insatt i fotosyntesens intrikata funktion för att själv beräkna detta, drog det från wikipedia:

http://sv.wikipedia.org/wiki/Fotosyntes

[batski]

Lasse: Mycket intressant! Men du pratar om pH-värden som är way too high för många vanliga akvariefiskar. Hur skulle det se ut vid pH 6.5-7? KH fortfarande 2-3, eller möjligtvis 3-4

[defdac]

Kalasförklaring Lasse, och jag hängde t om med i de snabba svängarna och tycker mig kunna bekräfta de pH-värden du nämner. Kul att förstå varför bikarbonat är viktigt i low-techs, det var ju inte riktigt på det sättet jag trodde det var viktigt =)

Om detta är sant borde man ju lufta ut syrgasövermättnaden ur vattnet.

Helt sant. Det brukar rekommenderas att "slösa" en del med CO2 genom att ha någorlunda hyffsad cirkulation i växtakvarier med CO2-insprutning, kanske just för att inte växterna ska stå i sin egen avföring.

Det blir ju lite bisarrt på så sätt att kraftigt champangebubbel då inte är riktigt det man vill sträva efter som är lätt att tro (eftersom det tyder på kraftig fotosyntes).

Nu kom jag på en annan sak. När man stänger av cirkulationen i ett CO2-berikad växtakvarium så brukar det bubbla betydligt mer, fan vet om det inte brukar dyka upp fler syresträngar också(!) - vilket skulle vara det NE försökt övertyga mig om hela tiden: Vatten med betydligt högre syremättnad flår fler bubbelpipelines att visa sig. Kan det vara för att växterna tillslut inte kan spara undan mer syre och det blir "övertryck" i växten så den helt enkelt "kissar på sig" från halvläkta skador/större porer?

Isåfall har jag motbevisat mig själv i detta läge. =) Mer gasmättnad i vattnet kommer faktiskt ge mer bubbel från "pipelines" - och det kommer vara till viss del ljusstyrt, och det kommer kunna ske i mörker (ett tag iaf tills cirkulationen jämnat ut gasskillnader).

[batski]

Kalasförklaring Lasse, och jag hängde t om med i de snabba svängarna och tycker mig kunna bekräfta de pH-värden du nämner. Kul att förstå varför bikarbonat är viktigt i low-techs, det var ju inte riktigt på det sättet jag trodde det var viktigt =)

Så det går inte alls att kombinera low-tech och SA-mjukt vatten/lågt pH?

[defdac]

Då kan vi ju återgå till ursprungsfrågan om vattenbyten som innebär stor gasmättnad kan förrvirra växternas bikarbonatsanvändande.

Går vi på Lasses förklaring så använder växterna i princip ingen bikarbonat utan nöjer sig med CO2:n från cirkulationen. Vattenbyten i mörker skulle isåfall inte påverka - och jag har även fått förklaring till varför det växer så jäkla dåligt i mina lowtechs som har lågt KH, men varför toffsalger försvinner förblir oförklarat.

Jag lutar åt att riktigt tätplanterade växtburkar utan CO2-insprutning alltid är starkt CO2-begränsade vilket toffsarna inte gillar. Om mitt kranvatten inte innehåller CO2 borde jag isåfall kunna byta vatten i dessa lite hur jag vill utan att få fler toffsar och växter drabbas (förutsatt att jag tillför näring i det nyinsatta vattnet så att växterna kan hålla CO2:n låg hela tiden, om det är så att toffsar inte diggar låga CO2-nivåer).

Innehåller mitt kranvatten CO2 borde jag få fler toffsar och ha oförändrad tillväxt på växterna förutsatt PMDD.

Återkommer om några månader om det är så =)

[defdac]

Så det går inte alls att kombinera low-tech och SA-mjukt vatten/lågt pH?

Jo det går fint. Det är många som har visat att det fungerar ypperligt både vad gäller växter och firrar.

Huruvida vattnet är hårt eller vilket pH-värde det har tror jag mest akvaristen bryr sig om 8)

[batski]

Jo det går fint. Det är många som har visat att det fungerar ypperligt både vad gäller växter och firrar.

Huruvida vattnet är hårt eller vilket pH-värde det har tror jag mest akvaristen bryr sig om 8)

Skönt att höra Men nu blir jag lite konfunderad. Hur blir det bikarbonat då?

[Lasse]

Skönt att höra Men nu blir jag lite konfunderad. Hur blir det bikarbonat då?

Det finns lite olika sätt. Om du pyttsar i koldioxid så kommer en del att gå över till bikarbonat - karbonat. Förhållandet koldioxid - bikarbonat - karbonat är alltid bestämmt av pH. Ju lägre pH:t är desto mer koldioxid finns det i jämnvikten. Eftersom koldioxidtillsättning (observera t i l l s ä t t n i n g) tenderar till att sänka pH:t kommer inte så mycket karbonat och bikarbonat bildas.

Du kan tillsätta bikarbonat. I pH under ca 8 i sötvatten höjs pH och det innebär att jämnvikten går mot mindre koldioxid och mer bikarbonat och karbonat. I pH över ca 8 så sänks pH:t.

Du kan tillsätta karbonat. Då höjs pH och jämnvikten går emot nästa enbart karbonat (vid höga pH)

Du kan tillsätta något pH höjande medel (NaOH exempelvis). Då kommer jämnvikten gå så långt till höger att vattnet "suger" in koldioxid från luften som sedan går mot bikarbonat och karbonat. Denna process är pH sänkande och ditt pH kommer stabiliseras någonstans tills du sätter till ny hydroxid.

Du kan tillsätta kalciumkarbonat (kalk) - det kommer att stabilsera pH vid ca 7,8 men ger en massa kalcium i vattnet som ibland inte är det bästa (höjer totalhårdheten). Karbonaten i kalken kommer att fördela sig som både koldioxid, bikarbonat och karbonat - beroende på pH

Det bästa för sötvatten för att höja upp KH till omkring 4-5 är tycker jag är bikarbonat. pH kommer att stiga också men det är som defdac säger att ett stabilt vatten även om det är högt pH är bättre än ett ostabilt vatten i rätt pH. Ett KH kring 5 kommer också att motarbeta de kraftiga pH höjningarna vid kraftig belysning.

Hoppas detta har ökat din förståelse

MVH Lasse

[defdac]

Tack för all hjälp Lasse. Det behövde åtminstone jag. Din Cyano-PDF är numera min Cyanobibel btw. KH 4-5 är precis den nivå Diana Walstad brukar rekommendera i lowtechs också har jag för mig.

[Lasse]

Jag skulle vilja slänga fran en liten "fackla" till - en sak jag provat lite på en algodling men inte på akvarieväxter. Jag är överens med defdac att koldioxiden är tillväxtbegränsande i ett lowtech kar även om man har ett någorlunda högt KH. Jag förutsätter nu ett akvarium som inte är ljusbegränsat - bra fart på ljuset. Det finns två problematiker inbyggda här. När växterna i början (innan pH blivit för högt) uttnyttjar alkaniteten som koldioxidkälla så är det gott och väl men när pH stigit upp (runt 7,8) blir tillskottet från luften viktigast. Det högre pH hjälper till att driva ner mer koldioxid från luften men eftersom det rör sig om diffusion så är hastigheten (mängd/tidsenhet) beroende på "undertrycket" samt ytan mellan luft och vatten. Det vi kan påverka är ytan. I detta läge har vi också ett syrgasövertryck i vattnet. Hur stort detta är beror på produktionen (tillväxten), övertrycket samt storleken på ytan mellan luft och vatten. Här kan vi också påverka ytan.

Hur gör vi detta. Sedan ca 20 år sedan har jag alltid hävdat att de s.k. syrestenarna är portförbjudna för de driver ut koldioxiden. Jag är idag (helt på teoretisk grund, jag har ingen som helst praktisk erfarenhet av detta med växter) kanske beredd att ta den till heders igen. Hur? Ja inte 7/24 (alltså alla dagar hela dygnet) utan i ett läge när pH stigit till ca 8 och fram till ljuset slocknar. Vad man vinner på detta är att man får bättre överföring av koldioxid från luften till vattnet (pH har drivit karbonatsystemet så långt åt höger att trycket från luftens kodioxid är större än vattnets innehåll av fri koldioxid), man får inte samma pH höjande effekt samt man driver ut överskotts syrgas. Jag tror att man kan inte säga någon tid från ljusets påslag tills det är dags att sätta på bubblingen utan man får ta och mäta pH några gånger för att se när ungefär pH stigit till 8 i varje kar. Observera att detta är nog endast användbart i väl planterade kar där man har pH fluktationer. Någon därute kan väl ta och prova.

MVH Lasse

PS vi kanske kan komma tillbaks till huvudfrågan - varför gynnas tofsalgen av vattenbyte? Om det ligger något i misstankarna om extra koldioxid så bör en luftning under den tid som vattnet drar ner koldioxid från luften ge samma sak - ökade tofsalger. Personligen tror jag snarare att något annat ämne är begränsande för tofsalgen (är det ngn som har arten) men som tillförs via kranvattnet.

[PatrikS]

Jag är inte alls insatt i vilken metod som är effektivast för att lufta vattnet, men är inte det effektivare att exempelvis köra med mycket större ytcurkulation är med syrestenar? Eller exempelvis köra med sådana där påhängsfilter som suger upp vattnet i filtret och sedan låter det rinna tillbaka via en ganska bred rännil - det borde ju vara effektivare än syresten, eller?

[Sintei]

jag tror att en avgasning är effektivare med syresten då "syre bubblorna" förmodligen absorberar de "andra gaserna" på vägen. Eller som man säger, man sänker de andras gasers ångtryck.

[Lasse]

Jag är inte alls insatt i vilken metod som är effektivast för att lufta vattnet, men är inte det effektivare att exempelvis köra med mycket större ytcurkulation är med syrestenar? Eller exempelvis köra med sådana där påhängsfilter som suger upp vattnet i filtret och sedan låter det rinna tillbaka via en ganska bred rännil - det borde ju vara effektivare än syresten, eller?

jag tror att en avgasning är effektivare med syresten då "syre bubblorna" förmodligen absorberar de "andra gaserna" på vägen. Eller som man säger, man sänker de andras gasers ångtryck.

Det som avgör mängden gasutbyte/tidsenhet är bara storleken på "intefacet" mellan vatten och luft. De flesta syrestenar get iofs för stora luftbubblor och har en för kort uppehållstid för att det skall ske en gasöverföring (oavsett håll) nere i vattnet men när de kommer upp (om man bubblar bra) så skapar de ett mycket större inteface mellan de båda medierna än vad en ytcirkulation gör. I min föreslagna tillämpning skulle man också bara använda bubblingen när produktionen är som högst och det är svårt att köra ett filter då och då.

MVH Lasse