OD ŚRODOWISKA NATURALNEGO DO AKWARIUM WAŻNIEJSZE CZYNNIKI EKOLOGICZNE ŚRODOWISKA WODNEGO WARUNKUJĄCE WZROST I ROZWÓJ ROŚLIN WODNYCH
Środowisko wodne zdecydowanie różni się od środowiska lądowego. Swe specyficzne właściwości zawdzięcza ono wielu składnikom otoczenia oddziaływującym na żywe organizmy, czyli czynnikom ekologicznym, zarówno fizycznym (światło, temperatura, ruch wody) jak i chemicznym (zawartość w wodzie tlenu, dwutlenku węgla, składników pokarmowych w formie jonów soli mineralnych, jej twardość, odczyn itp).
Światło jest jednym z najważniejszych czynników ekologicznych warunkujących wzrost zielonych roślin wodnych. Bez światła nie może przebiegać proces fotosyntezy, a rośliny wodne, podobnie jak rośliny lądowe, mogą się utrzymać przy życiu jedynie przy dostatecznym oświetleniu. Warunki świetlne w wodzie są odmienne niż w powietrzu. Woda ma znacznie mniejszą zdolność przepuszczania promieni świetlnych niż powietrze, dlatego warunki świetlne w wodzie są gorsze. Górne warstwy wody pochłaniają promienie czerwone i żółte, głębiej wnikają promienie zielone, błękitne, a najgłębiej przenika światło fioletowe. Przezroczystość wody, czyli ilość zawieszonej w wodzie materii organicznej, cząstek mineralnych i planktonu, również wywiera wpływ na głębokość przenikania promieni świetlnych. W okresie masowych zakwitów glonów prawie cała ilość światła zostaje pochłonięta przez górną kilkunastocentymetrową warstwę wody. Ponadto promienie świetlne padają na.wodę zawsze pod pewnym kątem (zależnym od pory dnia i roku) i znaczna ich część ulega odbiciu. Dotyczy to nie tylko strefy klimatu umiarkowanego, ale również strefy subtropikalnej i tropikalnej. W zależności więc od stopnia przenikania światła, wodę w zbiorniku wodnym można podzielić na trzy poziome warstwy: górną – dobrze naświetloną, środkową – warstwę cienia, dolną – warstwę mroku, pozbawioną całkowicie światła. Różnice w naświetleniu tych warstw wynikają nie tylko z intensywności ich oświetlenia lecz również z odmiennego składu widma światła docierającego do poszczególnych warstw.
Drugim bardzo ważnym czynnikiem ekologicznym jest temperatura, od której zależy intensywność wszystkich procesów życiowych przebiegających w roślinie. Ważna jest jej wysokość oraz amplituda, czyli różnica pomiędzy temperaturą najwyższą, a najniższą w określonym czasie. Amplitudy dobowe i roczne temperatury w zbiornikach wodnych są znacznie Ijr mniejsze niż na lądzie. Woda nagrzewa się wolniej od powietrza lecz i wolniej stygnie. Pionowy rozkład temperatur jest również specyficzny dla tego środowiska, co wynika z własności fizycznych wody oraz uzależniony jest od głębokości i ukształtowania zbiornika wodnego. Na dnie głębokich wód, szczególnie w strefie umiarkowanej, utrzymuje się zwykle temperatura + 4°C, gdyż woda o tej temperaturze ma największy ciężar właściwy, zaś warstwy wody o wyższej temperaturze, jako lżejsze, utrzymują się odpowiednio wyżej. Różnice ciężaru właściwego wody o różnej temperaturze powodują przemieszczanie Się jej cząstek w kierunku pionowym, np.: oziębiająca się w nocy górna warstwa wody staje się cięższa i opada niżej, wypierając cieplejsze dolne warstwy ku górze, a te ochładzając się znowu opadają w dół. Powstające prądy konwekcyjne przyczyniają się do równomiernego rozmieszczenia w toni wodnej substancji pokarmowych, gazów i ciepła – czynników warunkujących życie roślin.
Organizmy zanurzone w wodzie podlegają również hydrostatycznemu i mechanicznemu oddziaływaniu wody. U swobodnie pływających w toni wodnej glonów wpływ ten jest prawie niezauważalny, natomiast u roślin naczyniowych powoduje niekiedy znaczne zmiany morfologiczne. Między innymi wpływowi ciśnienia hydrostatycznego wody, chociaż nie tylko, przypisywana jest różnolistność niektórych roślin wodnych. Siła wyporu wody powoduje, że szereg roślin pływa w wodzie, a te które przytwierdzone są do dna przybierają pozycję pionową, co znacznie ułatwia niektórym gatunkom rozbudowana aerenchyna lub pęcherze pławne.
Mechaniczne oddziaływanie wody na żyjące w niej rośliny jest znacznie potężniejsze. Rośliny rzek, potoków, wodospadów i jezior w okresie silnego falowania wody narażone są na jej silne ruchy. Dlatego występują tu tylko takie gatunki, które zdołały się do tych specyficznych warunków przystosować. Jedne z nich mają postać silnie przylegającą do podłoża, np: glony, inne formę kulistą (np. glomer) jeszcze inne są bardzo wydłużone, liście mają węższe i dłuższe, posiadają również dłuższe międzywęźla, silniejszy system korzeniowy. Łodygi ich są wiotkie, elastyczne o większej wytrzymałości na rozerwanie, dzięki obecności tkanki mechanicznej w centralnej części pędu (szerzej problem ten będzie omówiony w następnym opracowaniu).
Następnym czynnikiem ekologicznym, warunkującym proces fotosyntezy i wzrost roślin, jest zawartość gazów i składników pokarmowych rozpuszczonych w wodzie. Najważniejsze w życiu roślin substancje gazowe to tlen i dwutlenek węgla.
Tlen dostaje się do wody bezpośrednio z powietrza, a także dzięki fotosyntezie roślin wodnych. Dlatego też najlepiej dotlenione są warstwy powierzchniowe wód oraz strefy z bujną roślinnością podwodną. Tlen jest gazem, od którego uzależnione są podstawowe czynniki życiowe roślin i zwierząt oraz krążenie materii w zbiorniku. Martwe organizmy roślinne i zwierzęce opadają na dno zbiornika, tam w drodze biochemicznej redukcji, przy udziale łlenu, są rozkładane aż do postaci najprostszej tj. związków mineralnych (proces mineralizacji), które w postaci jonowej są pobierane przez rośliny i wbudowywane w ich organizmy. Stają się tym samym związkiem organicznym podlegającym procesowi mineralizacji po śmierci organizmu.
W warunkach beztlenowych, szczególnie w zbiornikach z wodą stojącą, powstaje metan i siarkowodór. Metan – przy rozkładzie błonnika, siarkowodór – przy rozkładzie białka. Są to gazy nie pożądane w zbiorniku wodnym, a tym bardziej w akwarium.
Dwutlenek węgla dostaje się do wody częściowo z powietrza, jednak znacznie większa jego część powstaje w samych zbiornikach, w wyniku rozkładu szczątków organicznych oraz oddychania roślin i zwierząt. Ilość gazów rozpuszczonych w wodzie zależy od temperatury i koncentracji soli-mineralnych. Tak więc w wodach chłodnych i słodkich jest ich dużo więcej niż w ciepłych i słonych. Przeciętnie w wodzie jeziornej w temperaturze 5°C znajduje się 1,3% azotu, 0,7% tlenu, 0,06% dwutlenku węgla. W porównaniu z powietrzem woda zawiera około 30 razy mniej tlenu oraz 60 razy mniej azotu, przy dwukrotnie wyższym stężeniu dwutlenku węgla. Oprócz gazów w wodzie (rozpuszczone są także sole mineralne. Występują one w postaci jonowej tzn. kationów i anionów. To od nich zależy twardość wody, na którą składa się przede wszystkim łączna zawartość kationów wapnia i magnezu, jej odczyn uzależniony od ilości wolnych jonów wodoru (H-|_) i wodorotlenkowych (OH + ) oraz zasobność wody w substancje pokarmowe. Zawartość soli mineralnych w wodzie jest zmienna i waha się w szerokich granicach. Trudno tu mówić, który z pierwiastków jest bardziej ważny, a który mniej. Każdy z nich jest organizmowi potrzebny do życia. Z tego też względu umownie dzielimy je na makroelementy, których na ogół w wodzie jest najwięcej i z których przede wszystkim zbudowane są rośliny (makroelementy główne – tlen, wodór, węgiel, azot) lub pełnią podstawową rolę w większości procesów metabolicznych (makroelementy podrzędne – wapń, potas, fosfor, magnez, siarka, sód, chlor) oraz mikroelementy występujące w ilościach o wiele mniejszych tzw. śladowych, a które są również ważne. Roślina pobiera je w formie jonowej – są one „pokarmem rośliny”. Mimo iż makroelementów w wodzie jest najwięcej, z racji dużego zapotrzebowania na nie przez rośliny, często są to ilości nie wystarczające. W szczególności dotyczy to zwłaszcza fosforu i azotu w formie fosforanów, azotanów i azotynów oraz potasu i magnezu. Szczególnie związki fosforu i azotu nieustannie szybko wędrują pomiędzy światem życia i śmierci, organicznym i mineralnym. Raz tworzą organizm żywy innym razem zalegają dno zbiornika w postaci szczątków roślin lub nieżywych zwierząt, gdzie są poddane biochemicznemu procesowi mineralizacji po to, aby wrócić w postaci jonowej jako związek mineralny do środowiska i stać się znów „pokarmem”. Dzięki temu utrzymuje się ciągłość życia w tym środowisku i na ziemi.
Chemizm wody jest zagadnieniem szerokim i ze względu na duże znaczenie w akwarystyce zostanie omówiony w oddzielnym artykule.
Omówione czynniki ekologiczne wywierają duży wpływ na rozwój roślin wodnych dlatego ich poznanie jest niezmiernie istotne. W nauce dużą uwagę przywiązuje się do badania środowiska naturalnego, w którym występują interesujące nas gatunki roślin. Dane te w miarę zdobywanych informacji będą publikowane przy omawianiu poszczególnych gatunków. Tym bardziej, że w akwariach domowych lub basenach wystawowych dla wielu krajowych i egzotycznych roślin wodnych stwarzane warunki są odmienne pod względem fizycznym i chemicznym. Dobra znajomość środowiska naturalnego w jakim występuje określony gatunek rośliny pozwoli nam przynajmniej w pewnym stopniu, uniknąć popełnienia podstawowych błędów uprawowych. Nie oznacza to jednak, że poznając warunki naturalne w jakich występuje określony gatunek należy je następnie w sposób sztywny naśladować i starać się koniecznie odtworzyć w akwarium. Badając i analizując środowisko naturalne poznajemy kilka wybranych czynników ekologicznych, nie jesteśmy jednak w słanie poznać je szczegółowo, a tym bardziej odtworzyć wzajemnych ich powiązań. Znane są w praktyce przypadki (np. w hodowli storczyków) prób odtworzenia w sposób ścisły i naukowy środowiska naturalnego w warunkach laboratorium, które pomimo zastosowania pełnej automatyzacji i kontroli komputerowej (ciągła analiza warunków i ich korygowanie) nie przyniosły w praktyce właściwych rezultatów. W tych sprawach należy zachować przede wszystkim zdrowy rozsądek i umiar. Rośliny wodne bowiem, jak zresztą wszystkie organizmy żywe, wymagają nie tylko ściśle zdeterminowanego, racjonalnego i chłodnego podejścia lecz również trochę ludzkiego ciepła i opieki, a wtedy dobrze rosną i ładnie prezentują się w zbiornikach.