Vattenbyte i Mörker (utredning)

[PatrikS]

Växterna tar CO2 bara för de är intresserade av kolet. CO2 är deras kolkälla. O2 är det inte alls intreserade av utan det är avfall och utsöndras ut i vattnet. Ju mer C som växten behöver (ju större produktion) desto mer O2 till vattnet.
MVH Lasse

Tack, Lasse, jag har alltid trott att växterna själva "tillverkar" O2 på något konstigt/magiskt vis, men kollar man efter så är ju plantorna bara "klyvningsmaskiner" i fråga om CO2:

6H2O + 6CO2 + ljus → C6H12O6(druvsocker) + 6O2

[davidb]

nej sluta inte nu, vi följer den här tråden. Det var därför jag postade den. Sedan att jag fick svar på de flesta av mina frågor på en gång och att debatten nu är inne på ny mark är faktiskt väldigt intressant. Sedan som Lasse säger, tar verkligen växter upp kol ur något annat än co2 ? någon sa bikarbonatsjonen..

Men om växter inte kan bryta C ur bikarbonatsjonen, vad kommer då C:et ifrån i low-tech? Gasutbyte via ytan? mycket fisk som andas mycket ??

[PatrikS]

I low-tech trivs ju oftast bara C4-plantor eftersom de verkar vara ungefär sex gånger bättre på fotosyntes än C3-plantor, och därför klarar C4-växter sig på mycket mindre CO2 (räcker antagligen med bara fiskandning/luften/m.m.) än sina C3-kamrater. Från länk som jag postat tidigare:

Both C3 and C4 plants need the same amount of co2 to produce glucose: all processes bow down to the laws of chemistry. But in c3 plants, under higher temperatures, occurs a process called fotorespiration. RuDP-carboxylase(the enzime that fixes CO2 in c3 plants) has a hish afinity for oxygen. Under high intensity of heat and light, c3 plants close their stomates, therefore reducing the quantity of water. when there is no water, there is no energy to enable fixing CO2, therefore oxigen is fixed on that enzime. Through this process photosynthesis in c3 plants drops dramatically, by aprox 50%. The enzime that fixes co2 in c4 and cam plants does not have an afinity for o2, therefore it does not have this problem.
Because C4 plants do not have this problem, photosynthesis is 6 times more efficient in their case. That is why they need less co2.

http://www.biology-online.org/biology-forum/about459-12.html

[Lasse]

Liten rättelse för formens sak. Lite syre är ju växterna intresserade av - för cellandningen. Samma lagar gäller för dem som oss - att de använder syre i förbränningen. Det är det behovet vi ser när det är mörkt (respirationen). Det sker ju även när ljuset är på men döljs i den stora "överproduktionen" av syrgas. Det finns alldeles för mycket syre i koldioxid för allt skall vara en resurs.

MVH Lasse

[PatrikS]

Liten rättelse för formens sak. Lite syre är ju växterna intresserade av - för cellandningen. Samma lagar gäller för dem som oss - att de använder syre i förbränningen. Det är det behovet vi ser när det är mörkt (respirationen). Det sker ju även när ljuset är på men döljs i den stora "överproduktionen" av syrgas. Det finns alldeles för mycket syre i koldioxid för allt skall vara en resurs.

MVH Lasse

Aha! Men tar de syre från vattnet eller från CO2?

[defdac]

(Jag och NE pratade en del igårkväll på ICQ så även om vi är överrens om att vi inte är överrens varför det bubblar från snitt så är det inget som "skurit sig" i kommunikationen. Öh oj. En ofrivillig ordvits.. =)

Ett problem med RUBISCO är att det har lika hög affinitet för syre som CO2 vilket kan skapa problem när det är ljust - fotorespiration - som sänker fotosynteseffektiviteten enormt. Slutprodukten av fotorespiration är väteperoxid, vilket skulle kunna vara förklaringen till varför välväxande växtakvarier med hög fotorespiration är så algfria, men Barr menar på att det inte är så.

Ang. löslighet av CO2 i vatten så verkar det vara 23 ggr mer jämfört med syre:

http://fins.actwin.com/aquatic-plants/month.200103/msg00465.html

Samt:

http://www.plantedtank.net/forums/general-planted-tank-discussion/21776-co2-solubility-experiment-photos-video-evidence.html

Där den sista länken säger att enligt Henrys lag så ska man kunna få ner 1500 ppm CO2 i vatten.

Den sista tråden uppkom som en reaktion på Barrs "CO2 revelations" som handlade om CO2-mist. Några trodde inte ett smack på att mist skulle ge bättre effekt och framförallt inte att vattnet var "mättat" när man fått i 30 ppm CO2 och Barrs venturireaktor börjar spotta mist.

Allt tjohej om CO2:s lösbarhet var anledningen att jag i en annan tråd för länge sedan började spekulera i om man med övertryck kan använda en oherrans massa luft för att få upp CO2-halten i vattnet på något fiffigt sätt. Ungefär som man "tvättar" utsläpp från industrier från CO2 med hydroxidbehandlat vatten. Syrehalten förblir densamma men iom att CO2 är lättlösligare så kanske man kan öka CO2-halten med luft. Fast det skulle väl krävas en kompressor eller nått..

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.

[defdac]

Ang. stomata/klyvöppningar på blad hos undervattensväxter:

http://www.botgard.ucla.edu/html/botanytextbooks/lifeforms/aquaticplants/typesofleaves.html

"These leaves have a very thin cuticle (wax), but the wax is porous enough to permit easy diffusion of gases through the surface. On these leaves, stomates are generally absent, and would be useless for submerged plants, where water, not air, continually surrounds the photosynthetic organ. Such leaves have very poor development of xylem tissue (water transport), appropriate inasmuch as shoots are bathed in water."

Att dom inte har stomata är t om jag förvånad över och kan se fler referenser till det på nätet. Jag är fövånad eftersom man kan ta sådana här bilder:

http://www.defblog.se/picture/1405.html

http://www.defblog.se/picture/1490.html

(min router är sjuk så kommer ni inte åt länkarna så är det macrobilder på blad som har pyttesmå mikrobubblor i en massa porer)
Det är lätt att tro att varje bubbla sitter vid en klyvöppning, å andra sidan borde det vara betydligt tätare och det beror alltså tydligen på att vaxet är poröst enligt den första länken.

Transporten/diffusionen sker alltså direkt mot de blottade cellerna, inte aktivt via någon stomata. Stomatan används ju främst av övervattensväxter för att reglera avdunstning, vilket inte är så behövligt under vattnet. Rätta mig om jag har fel, men ett bevis på detta är att man inte kan använda TDS-mätare i växtakvarier för att mäta hur mycket total näring som "tas upp" av växter då dom bara byter ut de joner dom vill ha mot andra dvs skapar en gradient för att diffusion ska uppstå?

http://fins.actwin.com/aquatic-plants/month.200001/msg00277.html

"There is no active transport of oxygen".

[defdac]

Den där länken jag gav i förra messet var ju riktigt informativ. Den berättar t om vad som händer, och varför, när man snittar en växt 8)

"An important adaptation for many freshwater aquatic plants is the formation of aerenchyma, which is parenchyma tissue having large intercellular air spaces. Aerenchyma functions both to store oxygen and to transport that gas to living tissues. This gas collection is important in leaves for buoyancy. In addition, the system of lacunae is a diffusion pathway for oxygen; the oxygen is, of course, made in the chloroplasts during the light reaction of photosynthesis. Oxygen, when released via photosynthesis, diffuses preferentially into the lacunae, because it cannot diffuse as rapidly into water and comes out of solution in the intercellular air spaces, where oxygen concentration of trapped air there may be one-third or greater. Here it can be used in constructive ways by aquatic plants. A leaf midvein, petiole, or stem develops an internal pressure, which enables oxygen to be transported via bulk flow in a lacunar network to rhizomes and roots located in the anaerobic mud and muck, permitting these organs to grow more rapidly. Gases can also move in bulk to young tissues, where the pressurized air helps expansion of developing lacunae near the growing tip. The cut end of an aquatic plant will give out bubbles (underwater, of course) from lacunar gas under pressure. "

Gasen man ser är alltså (till stor del) "undanskyfflat" syre som växten inte kan göra sig av med snabbt nog pga segheten i diffusionen som Lasse redan varit inne på.

Jag tar det som att en ökad syreproduktion vid vattenbyte innebär kraftigare fotosyntes vid ett vattenbyte. Denna signifikant ökade fotosyntes kan då inte bero på CO2 om kranvattnet är så CO2-fritt (som ni hävdar), och det kan inte beror på något näringsämne i PMDD eller bikarbonat (som jag testat).

Vad är det då som kan kickstarta fotosyntesen på detta sätt?

[Lasse]

Aha! Men tar de syre från vattnet eller från CO2?

Troligtvis därifrån det energimässigt är fördelaktigast - skulle tro från CO2 när det är ljust och givetvis från vattnet när det är mörkt. Syrefritt i ett välplantat akvarium frampå småtimmarna är ju ingen ovanlighet.

MVH Lasse

[batski]

Syrefritt i ett välplantat akvarium frampå småtimmarna är ju ingen ovanlighet.

Men är det inte så att växter producerar betydligt med syre än vad de konsumerar?

[PatrikS]

Men är det inte så att växter producerar betydligt med syre än vad de konsumerar?

Japp, under dagen, när de fotosyntiserar, men när de respirerar så konsumerar de ju syre. Sedan förbrukar väl bakterierna i botten och filtret en hel del syre. Är vattnet övermättat på syre så avdunstar ju också en hel del till luften tills man får equllibrium.

[Krax]

Krax - har du lämnat spåret om det är diffusion eller aktiv transport? När jag funderat lite så är jag inte helt övertygad om att mitt påstående var rätt (aktiv transport) men om det är diffusion så kommer många förutsättningar att ändras i åtminstone mitt tänk.

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.

[Krax]

Ang. stomata/klyvöppningar på blad hos undervattensväxter:

http://www.botgard.ucla.edu/html/botanytextbooks/lifeforms/aquaticplants/typesofleaves.html

Att dom inte har stomata är t om jag förvånad över och kan se fler referenser till det på nätet.

F-n, det hade jag glömt *pinsamt*

Undervattensväxter har ju (nästan?) inga klyvöppningar. Flytbladsväxter har klyvöppningar (nästan?) bara på ovansidan av bladen. Klyvöppningar är till för att jämna ut ett högt partialtryck av syrgas på insidan av bladet med det låga på utsidan och tvärtom för CO2. När växten konsumerar all CO2 inuti aerenkymet blir det en brist på kol på insidan så att det sugs in koldioxid. Men det funkar inte i vatten.

Så undervattensväxter tar upp CO2 som är löst i vattnet genom diffusion genom bladen. Och släpper ut syrgasen genom diffusion eller när trycket blir för högt genom Defdacs pipelines, dvs stora hål.

[PatrikS]

Så undervattensväxter tar upp CO2 som är löst i vattnet genom diffusion genom bladen. Och släpper ut syrgasen genom diffusion eller när trycket blir för högt genom Defdacs pipelines, dvs stora hål.

Dvs. vattnet behöver inte vara mättat på syre för att det skall komma ut bubblor på växterna ur de här pipelinen?

[Sintei]

6H2O + 6CO2 + ljus → C6H12O6(druvsocker) + 6O2

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