CO2 als Pflanzennährstoff

1 Photosynthese zur Energiegewinnung

Pflanzen brauchen für die Photosynthese zwingend Kohlenstoff - aus CO2 und Wasser produziert die Pflanze mit Hilfe des Sonnenlichts Zucker (zum Beispiel Glucose mit der chemischen Formel C6H12O6 oder Cellulose mit der Formel C12H20O10) und Sauerstoff. Aquarienpflanzen müssen hierzu auf das im Wasser gelöste Kohlendioxid zurückgreifen. In der Regel ist CO2 daher im Aquarium der limitierende Faktor für das Pflanzenwachstum.

2 Aufbau des Pflanzengewebes

Kohlenstoff (C) ist nicht nur für die Energiegewinnung bei der Photosynthesereaktion wichtig, sondern dient den Pflanzen auch zum Aufbau ihres Gewebes und bildet den Hauptbestandteil der Pflanzenmasse. Der Vielfachzucker Cellulose ist der Hauptbestandteil der pflanzlichen Zellwände und damit die häufigste organische Verbindung der Welt. Seine chemische Formel lautet C12H20O10 - man sieht schon, hier wird massenhaft Kohlenstoff (C) gebraucht!

Die Aminosäuren, aus denen Eiweiße aufgebaut werden, enthalten neben einer Aminogruppe eine Carbonsäuregruppe, in der neben Sauerstoff auch Kohlenstoff enthalten ist, und auch das in allen Fetten vorhandene Glycerin mit der Summenformel C3H8O3 enthält Kohlenstoff.

Ohne Kohlenstoff gibt es kein Wachstum!

Einfacher Beweis für den hohen Kohlenstoffgehalt in Pflanzen: Zündet man Pflanzengewebe an, wird es schwarz - der Kohlenstoff im Gewebe wird sichtbar.

3 Natürliche Quellen

In der Natur können die Pflanzen in den Gewässern nicht nur auf das CO2 zurückgreifen, das sich im Wasser aus der Luft löst, sondern auch auf von den Fischen, Wirbellosen und Pflanzen ausgeatmetes Kohlendioxid und auf das, was die Mikroorganismen im Wasser produzieren.

Der Abbau organischer Masse zu Kohlendioxid funktioniert nach der folgenden Formel (analog auch mit anderen Zuckern, dort ändern sich einfach nur die Mengenverhältnisse):

In der Regel gibt es in natürlichen Gewässern sehr viel mehr Biomasse, die abgebaut wird, als im Aquarium, weshalb man in Freilandgewässern häufig ein sehr üppiges Pflanzenwachstum beobachten kann.

4 CO2-Bedarf im Aquarium

Die meisten Wasserpflanzen fahren gut mit einem CO2-Gehalt von 20 bis 30 mg/l im Wasser. Im Aquarium liegt der Kohlendioxid-Gehalt jedoch häufig weit darunter, daher ist es für anspruchsvollere Aquarienpflanzen notwendig, eine externe Versorgung mit CO2 am Aquarium anzubringen. Das kann durch Einwegsysteme und Mehrwegsysteme mit Druckgasflaschen oder Bio-CO2 geschehen.

Ist nicht genügend Kohlendioxid im Wasser gelöst, wird das Pflanzenwachstum gehemmt (warum, erklären wir in unserem Artikel über das Liebigsche Minimumgesetz), und die dadurch entstehenden Nährstoffspitzen können Algenplagen begünstigen.

4.1 Nicht überdosieren!

Höher als 30 mg/l Kohlendioxid im Aquarienwasser sollte man bei Aquarien mit Tierbesatz nicht gehen, weil die Fische und Wirbellosen bei einem zu geringen Gefälle von CO2 in ihrem Blut zu CO2 im Wasser Schwierigkeiten bekommen, das Kohlendioxid aus ihrem Blut loszuwerden.

Sie atmen nicht aktiv aus, sondern lassen den Abfallstoff durch ihre Kiemen passiv nach außen diffundieren. Das funktioniert allerdings nicht mehr, wenn im Wasser übermäßig viel CO2 gelöst ist, und das CO2 verbleibt an den Andockstellen für Sauerstoff der Blutkörperchen. Wie viel Sauerstoff im Wasser vorhanden ist, spielt dann übrigens keine Rolle mehr, wenn die Andockstellen nicht frei werden. Eine Garnele, eine Schnecke, ein Krebs oder ein Fisch (oder ein anderes Wassertier) kann also auch dann ersticken, wenn eigentlich ausreichend O2 im Wasser vorhanden wäre.

Eine CO2-Überwachung im Aquarium zum Beispiel durch einen Dauertest im Aquarium ist daher zwingend notwendig, wenn man mit CO2 düngt.

 

Autor: Ulli Bauer

Fotos: Ricardo Castellanos

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