首頁 »
2009年10月7日

穩定二氧化碳的重要性




Tom Barr 與水草導師團隊


作者:Tom Barr
編譯:Erich Sia



黑毛藻和二氧化碳穩定與否有關。

穩定的二氧化碳讓水草較能適應於可用的碳元素。
這可不是我在說說而已,
背後其實有很多非常好的生化與酶促方面的原因,
而且是意義非凡的。

植物會製造一種稱為 Rubisco(核酮糖二磷酸縮化酵素)的酶。
這個酶相當於植物體內絕大部分的氮元素和蛋白質,
甚至可說是整個世界!

製造這個酶的代價是很高的。
植物會自己上下調節 Rubisco 的生產,
如果過量的話也會分解以用於其他的用途,
例如當氮濃度很低而二氧化碳很充足的時候。
不過植物很懶惰,
也可說很有"效率",
就看讀者用哪個角度來看。
如果植物體內有過多的 Rubisco 閒置沒用,
就會把 Rubisco 加以分解,
然後把氮元素切分並分派給其他的酶或組織。

所以水草當然能適應高、中和低二氧化碳濃度,
最近在這方面有相當多的直接證據來支持,
包括水草和幾乎所有的陸生植物。

換句話說,
植物自我調節並適應環境並不是甚麼特殊的案例。
這是非常明顯且"可概括運用"的,
並且也是植物調節的常識之一。
沒有任何植物不含 Rubisco。
此酶也是絕大部分植物體內最重要的蛋白質,
植物透過 Rubisco 來轉變二氧化碳並製造糖分,
而這正是植物自己的"食物"。

在一個無二氧化碳水族缸中,
水草會製造大量 Rubisco,
然後這些多出來的 Rubisco 就在此低濃度環境中搜尋二氧化碳,
於是水草適應了低二氧化碳的環境,
依據品種的不同,
此過程可能需要 1-6 星期的時間。
只要二氧化碳濃度很低且穩定,
水草便會維持 Rubisco 的高濃度和酵素活性。



相對而言,
如果是在高二氧化碳濃度的水族缸中,
例如水草處於穩定的 30ppm 的二氧化碳濃度。
這些水草就會變得遲鈍且懶散(也可說有效率),
水草就不在製造很多用來固定二氧化碳用的酶了,
而且不需要好幾個星期便能適應這樣的環境。
就像在無二氧化碳缸一樣,
水草慢慢的適應了這樣的水族缸。
一旦適應了環境,
水草就真正的起飛了。
水草能夠把更多的資源投入於成長,
而不在是用來攝取二氧化碳。

我們現在來想想這個問題:
如果在水草已經適應良好的無二氧化碳缸中添加二氧化碳,
會發生甚麼事?
這樣做會傷害水草的生長嗎?
不會的,
但是二氧化碳會被以極快的速度被水草吸收,
然後就是氮磷鉀和微量元素等等。

如果我們也能添加下游的營養如氮磷鉀鐵等,
以滿足水草對營養需求的增加,
那麼就不會有問題。
如果沒有呢?
人們便會認為增加二氧化碳就等於暴藻。
一般人通常會看到一陣子的水草快速成長期,
感覺一切都很美好,
然後藻類就慢慢的出現了。
很多無二氧化碳水草缸玩家喜歡不需施肥的概念,
而且只靠魚屎就能提供水草的需求。
如果他們只添加二氧化碳,
通常在幾個星期後營養就會耗盡了,
水草的需求無法隨著二氧化碳的吸收而獲得供給,
營養的來源仍舊限制於只有魚屎。

第二個問題我們最可能要問的是:
如果把適應於高二氧化碳環境的水草,
放進了只有少於 50% 或少於 75% 甚至少於 90% 的二氧化碳環境中,
同時又照射強光以促使水草更快速的吸收二氧化碳,
那麼會發生甚麼事?

此時的水草體內 Rubisco 含量非常的少,
因為水草已經適應於高二氧化碳濃度,
而且變得很"懶散"。
我們同時又照射強光,
促使吸收的需求(而非供給)加快。



我們的水草無法快速的對低二氧化碳濃度做出反應。
水草需要時間來製造更多的酶,
可能需要幾天、幾個星期或更久。
所以如果二氧化碳的濃度在一天內由 30ppm 掉至了 15ppm,
產生的影響就是水草處於二氧化碳"飢餓"狀態,
但也只能持續一段有限的時間。
這並不是個黑白分明的影響,
碳元素受限是有很大的程度變化的。
在穩定的環境中渡過了幾個星期後,
水草又恢復不錯了,
不過現在成熟的藻類已經出現,
而且也很難消滅了。
所以我們就加以清理修剪,
把成熟的藻類清除,
然後為了水草把環境弄得好好的。

如果我們現在限制了 NO3 呢?
那麼水草製造所需的酶以應付環境變化之能力,
就變得很有問題了。

藻類對二氧化碳的需求量很低,
況且藻類對環境中二氧化碳變動的反應,
遠比水草來得輕鬆。
藻類也偏愛高農度的二氧化碳環境,
不過在遇到變動時較無困難,
不論是製造 Rubisco 或吸收 HCO3,
都能夠非常快的就作出反應和改變。
然而水草由於體積龐大,
就需要更久的時間了。

對於二氧化碳適應的時間差,
使得有些藻類有機會立足並萌芽。
想想看在野外的環境,
如果我們是個藻類,
能對二氧化碳變化快速作出反應,
意味著適應力很強。

如果我們用的是弱光,
那麼這方面的問題就比較少了,
而且減光的好處比限制磷酸和硝酸等營養來得更有效。

光照最先會促進二氧化碳的吸收!
弱光就等於二氧化碳的需求低。



現在我們來看看,
為何水草會先成長一陣子,
然後才會出現藻類?
當水草質量增加的時候,
對二氧化碳的攝取也會增加,
假設二氧化碳的濃度能夠隨時都維持一樣,
這是個很不好的想法。
如果我們現在有三倍的植物質量,
那麼對於二氧化碳的需求將會大增。

因此,
經常固定修剪水草,
水草越長越好且質量增加時要增加二氧化碳的劑量,
注意照明期間的二氧化碳含量(而非某一時間點的二氧化碳濃度),
還有在所有條件穩定後給水草一點時間,
這才是個更好的想法。

水族愛好者在二氧化碳方面有著太多的問題,
他們抱怨、他們哀嚎、他們肚子痛、他們猜測、他們責怪無辜的角色如磷酸和硝酸。
然而卻少有人真正嚴肅的探究二氧化碳,
來看看二氧化碳為何有幫助、為何有效、為何有時候又沒效
我們偶二會聽到:
我的二氧化碳濃度很高,
況且我確信是很充足的,
而我為何不論是用 EI 或 ADA 都還出現了藻類?


而相反的,
為何天野尚和 Tom Barr 或其他的人就是沒有藻類?
我們都添加了相當份量的營養,
我使用和天野尚一樣的底床,
也用過很多不同的底砂,
照明的強度也可能比天野尚還強。
其實大部分的人用的水草照明都比天野尚還要強啦。

那麼解答是什麼?
多注意二氧化碳,
確認所有環節都很穩定並繼續保持下去,
認真修剪水草,
至於到底是什麼原因造成問題的,
對自己作假設的能力要抱持著謙卑和懷疑的態度。
假如遇到了問題,
要試著自己分辨清楚,
不是靠很多的建議,
而是去測試,
並且給測試一段時間才看結果。



如果真的遇到問題了,
就按照下面的方法依序來探討:
光照(一般很容易調整)=>
二氧化碳(通常很難測量,需要很多判讀和銳利的眼睛)=>
硝酸(NO3)=>鉀(K)=>磷酸(PO4)=>鎂(Mg)=>鈣(Ca)=>微量元素。

EI 施肥法負責的是營養的部分,
對於照明和二氧化碳則實際上並未觸及。
很顯然由處置的角度來看,
弱光(光照強度比光照時間更重要)有助於降低水草對所有的下游營養之需求,
因為光照促進水草對二氧化碳的吸收,
而碳元素又調節了氮元素,
氮元素則調節了其他的化學反應,
例如 Rubisco 等酶的製造。

耐心是另一個議題,
我們要測試多久並維持穩定?
這並不容易回答,
但如果我們的努力能持續個幾個星期,
通常是三個星期左右,
那麼應該要看到改善才對。
如果不然,
那就改變做法吧。

這並不表示水族缸就會完美無缺了,
我們必須堅持下去,
直到藻類不在成長或冒出來。

以 pH 控制來調節二氧化碳是有幫助的,
但這還得看二氧化碳擴散桶和 pH 控制器整個系統,
對於數值判讀和改變的功能。

擁有了 pH 控制器以後,
大部分的人似乎都假設一切就很美好很高檔了。
事實上我們還需要一個能夠快速添加二氧化碳的系統,
以利控制器的作用並適時的運轉。
因為有人就遇到這方面的問題。

過濾或水流循環越多,
水族缸內的混合作用就越多,
這有助於將二氧化碳做更好的混合。

比起只單純添加超過 30ppm 二氧化碳濃度的人,
使用 pH 控制系統的確能提供較穩定的二氧化碳以預防黑毛藻,
並且維持水草的良好生長,
也比較不會發生縮頂的情形。



不過如果二氧化碳濃度在點燈以後,
需要 2-4 個小時才能達到良好的濃度,
那就太糟糕了。
然而如果二氧化碳在剛點燈時便有 30-40 ppm 的濃度,
而且能維持至熄燈為止,
那麼一切就會很順利。

不要太早添加二氧化碳,
頂多在點燈前一個小時開始添加就好,
因為在開燈前是水中溶氧量最低的時候。
低溶氧量和高二氧化碳濃度是個很差的組合,
尤其是對動物活體而言。
高溶氧量(藉由水草光合作用產生)和高二氧化碳濃度則否。

如果二氧化碳的濃度已經維持穩定達好幾個星期的時間,
那麼一兩天的二氧化碳濃度不佳並不會有所影響的,
只要能再恢復穩定高濃度即可。

添加戊二醛也是可行的,
但我們使用二氧化碳、戊二醛並搭配弱光時,
效果會更好。
要記住,
弱光就等於二氧化碳和戊二醛有更大的變動調整空間。

重點就是除了照明以外,
不論是營養或二氧化碳,
都別讓水草受到了限制。


栽培水草要不要打二氧化碳?←上一篇 │首頁│ 下一篇→有趣的野外觀察:水流、水草和藻類
本文引用網址: