Was ist Kohlendioxid / CO2?

Kohlenstoffdioxid (Summenformel CO2) ist ein nicht brennbares farbloses Gas und wirkt sauer (siehe pH-Wert). CO2 ist in der Natur ein wichtiger Bestandteil des Kohlenstoffkreislaufs. Es wird bei der Verbrennung kohlenstoffhaltiger Substanzen freigesetzt, ebenso auch bei der Zellatmung — Organismen atmen Sauerstoff ein und Kohlenstoffdioxid aus, so auch Bakterien und Pflanzen. Die Photosynthese stellt die Umkehr der Zellatmung dar, hier wird CO2 für die Produktion von Zucker verwendet.

Photosynthese

Reaktion der Photosynthese:

In Worten: Die Pflanze verwendet in ihrer Umgebung vorhandenes CO2 und Wasser und wandelt es mithilfe von Licht in Zucker (Glucose) und Sauerstoff um.

Die dadurch erzeugten Zucker (Kohlenhydrate) dienen als Energieträger und auch als Baustoff, zum Beispiel für Proteine oder Polysaccharide (langkettige Zucker) wie die Zellulose. Zellulose ist ein Hauptbestandteil der Pflanzen. Sie gibt den Zellwänden ihre feste Struktur, somit können z.B. Stängel und Blätter, aber auch ganze Äste und Stämme gebildet werden.

Abbau von Biomasse

Der Abbau (z.B. durch das Essen und Verdauen von Pflanzen oder die Zersetzung durch Bakterientätigkeit) solcher Biomasse ist das Gegenstück zur Photosynthese; hierbei wird unter Verbrauch von Sauerstoff (Atmung) und Zucker wieder CO2 und Energie (für den Körper) freigesetzt.


Er funktioniert nach folgender Formel:    

3 Bedeutung für die Aquaristik

Bei Betrachtung der Grundlagen zur Photosynthese stellt man schnell fest: Kohlenstoffdioxid ist für das Pflanzenwachstum unerlässlich, denn der darin vorkommende Kohlenstoff (C) stellt den Hauptbestandteil pflanzlicher Masse dar. Ohne CO2 gibt es kein Pflanzenwachstum. Dieses Prinzip gilt nicht nur für emerse (an Land wachsende) Pflanzen, die ihr CO2 aus der Luft holen, sondern auch für submerse (unter Wasser wachsende) Pflanzen. Unter Wasser sind die Pflanzen vom im Wasser gelösten Gehalt an CO2 abhängig.

4 CO2-Bedarf der Pflanzen

Im Aquarium ist meist zu wenig CO2 gelöst, deshalb ist für optimales Pflanzenwachstum eine CO2-Zugabe unbedingt erforderlich. Unter Aquarianern hört man oft das Argument, in der Natur gäbe es auch keine Druckgasanlage oder sonstige CO2-Zugabe ans Wasser.

4.1 Unechte Wasserpflanzen bzw. Sumpfpflanzen

Wenn man die in der Aquaristik vorhandenen Wasserpflanzen genauer betrachtet, wird man jedoch feststellen, dass die meisten der Gruppe der „unechten Wasserpflanzen“ oder Sumpfpflanzen angehören. Dies sind Pflanzen, die in der Natur nur periodisch (eine bestimmte Zeit) im Wasser verbringen oder nur zum Teil untergetaucht sind (und teilweise aus dem Wasser herauswachsen). Sie kommen meist in Sumpfgebieten, Uferzonen oder Überschwemmungsgebieten vor. Ihre Fähigkeit, ihre Struktur (auch sichtbar) radikal zu ändern, ermöglicht ihnen eine Nährstoffaufnahme über sowie unter Wasser.
 Ihren CO2-Bedarf können diese Pflanzen deshalb aus der Luft decken und sind nicht an das im Wasser gelöste CO2 angewiesen. Bei der Haltung im Aquarium können sie zwar das CO2 aus dem Wasser aufgenommen werden, aber ohne Zudüngung kann ihr relativ hoher Bedarf an CO2 nur sehr schwer gedeckt werden. 


Wasserpflanze emers

4.2 Echte Wasserpflanzen

Die Gruppe der „echten Wasserpflanzen“ ist in der Aquaristik nur mit wenigen Gattungen vertreten. Zu dieser gehören zum Beispiel CabombaVallisneria, Ceratophyllum, Aponogeton und Nymphaea. Sie zeichnen sich dadurch aus, dass sie nicht emers überleben können, haben aber auch geringere Ansprüche an den CO2-Gehalt des Wassers und auch oft einen geringeren Lichtbedarf. Einige dieser Arten kommen in der Natur in eher weichem bis mittelhartem Wasser vor. Hier ist durch die geringe Karbonathärte automatisch mehr Kohlenstoffdioxid im Wasser gelöst, welches ihnen für das Wachstum genügt. Bei härterem Wasser (wie häufig im klassischen Leitungswasser-Aquarium vorhanden) und dem damit verbundenen niedrigerem CO2-Gehalt gedeihen auch diese Pflanzen nicht gut.

5 Biogene Entkalkung

Manche Arten wie die Vallisneria bedienen sich einer speziellen Fähigkeit; ihnen ist es möglich, zusätzlich zum gelösten CO2 den Kohlenstoff des Hydrogencarbonats, einem Bildner der Karbonathärte, für die Photosynthese zu nutzen. Diese Pflanzen kommen auch in der Natur meist in hartem Wasser bei einem damit verbundenen niedrigen CO2-Gehalt vor. Diesen Vorgang nennt man biogene Entkalkung. Man erkennt dieses Phänomen daran, dass aus dem Wasser Kalk ausfällt, der sich als feinste graue Schicht auf Pflanzenblätter und Gegenstände im Aquarium legt.

Cladophora GrünalgeAuch andere Pflanzen im Aquarium besitzen diese Fähigkeit: Viele Algenarten können sich ebenfalls des Kohlenstoffs aus dem Hydrogencarbonat bedienen, wodurch sie ohne CO2-Zugabe einen großen Vorteil gegenüber den unechten Wasserpflanzen haben. Die unechten Wasserpflanzen können durch den Mangel an Kohlenstoff nur unzureichende Photosynthese betreiben, sie kümmern, wachsen gar nicht oder nur sehr spärlich und können damit selbstredend auch kaum Nährstoffe aufnehmen. Dieser Umstand ermöglicht es den Algen, gut zu gedeihen. Sie machen sich die sogenannte Nährstofflücke zunutze: Die wichtigen anderen Nährstoffe sind vorhanden, und dank ihrer Fähigkeit, ihren Kohlenstoffbedarf auf andere Weise zu decken, können die Algen bei einem Kohlendioxidmangel im Wasser trotzdem optimal Photosynthese betreiben und wachsen. Bei Algenplagen lohnt sich daher immer ein kritischer Blick auf die Kohlenstoffversorgung im Aquarium.

6 Die Versorgung der Pflanzen

CO2 wird in der Aquaristik oft zugedüngt, um die Versorgung der Pflanzen zu verbessern. Dazu gibt es verschiedene Methoden, die wir in unserem Wiki Artikel "CO2-Versorgung" näher erklären.

 

Autor: Ricardo Castellanos
Co-Autor: Ulli Bauer

Fotos: Ricardo Castellanos

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CO2 Kohlendioxid