Związki fosforu w wodzie (P) - rośliny akwariowe

W internecie krążą różne informacje nt. możliwości pochłaniania fosforu przed podłoże, jego korelacji z azotem oraz wpływie na glony. Postanowiliśmy się rozprawić z mitami nt. fosforu bazując wyłącznie na faktach naukowych.

Spis treści:

• Prawidłowy poziom fosforu w akwarium
• Fosfor a glony
• Akumulacja fosforu w podłożu
• Uwalnianie fosforu z podłoża

Prawidłowy poziom fosforu w akwarium

W wodach powierzchniowych czystych zawartość fosforu wynosi 0.01 – 0.1 mg/l.

W akwariach roślinnych za bezpieczny przedział uważa się stężenie PO4: 0.6-  1.2 mg/l

W naturze jest go niewiele w stosunku do pozostałych pierwiastków i to z reguły on jest czynnikiem limitującym produkcję. Za to akumulacja fosforu w żywych komórkach przeważa znacząco nad innymi pierwiastkami.

Na lądzie pierwiastek ten występuje głównie w apatytach i fosforytach, w wodzie występuje w kilku formach – w postaci zawiesiny, w postaci rozpuszczonej oraz w formie koloidalnej, jednak przede wszystkim jego największa ilość jest zakumulowana w osadach dennych.

Fosfor a glony

Związki fosforu obok związków azotu zaliczamy do tzw. biogenów i są one główną przyczyną procesu eutrofizacji, czyli wzrostu trofii zbiorników wodnych.

W wodach powierzchniowych obserwuje się okresowość występowania fosforanów w zależności do pory roku. W lecie, kiedy intensywność pobierania tych związków jest bardzo duża zawartość fosforanów w wodzie spada, w zimie występuje proces odwrotny – następuje wzrost stężenia fosforanów gdyż w tym okresie następuje masowe wymieranie roślin, mikroorganizmów i dochodzi do mineralizacji fosforanów.  Stąd duże stężenie fosforanów w wodzie kranowej i częste plagi glonów w akwariach w okresie zimowym.

Fosforanowa forma tego pierwiastka jest najłatwiej przyswajalną formą. Tylko niektóre gatunki glonów są w stanie przyswajać fosfor organiczny, gdyż posiadają fosfatazę – enzym uwalniający fosforany ze związków organicznych (Kajak 2001) - dlatego nawozy takie jak Ferka, CAL czy Seachem zawierające organiczne formy fosforu nie wpływają negatywnie na rozwój glonów w akwarium.

Mineralizacja fosforu zwartego w roślinach dokonuje się przede w wszystkim w wyniku autolizy fermentacyjnej i zachodzi bez udziału bakterii. Proces ten przebiega stosunkowo szybko. Golterman (1960) wykazał, iż już po 5 godzinach 49% fosforu zawartego w zielenicy Scenedesmus quadricauda przechodzi do wody w postaci fosforanów.

Dlatego tak ważne jest usuwanie z akwarium obumierających glonów po zastosowanej kuracji, sprzyjające są również duże podmiany wody.
 

Akumulacja fosforu w podłożu

Odwrotnie zachowuje się azot. Zaledwie 20% ogólnej ilości azotu ulega mineralizowaniu w drodze autolizy. Fosfor ulega silniejszemu wiązaniu w osadach dennych niż azot, dlatego ilość dostępnego fosforu dla zakorzenionych roślin łodygowych a także planktonu roślinnego w toni wodnej zależeć będzie od warunków wymiany fosforu między dnem i wodą.

Zdolność sorpcyjna osadów dennych jest tym większa, im cząsteczki osadu są mniejsze, a także im więcej znajduje się w osadzie koloidów mineralnych i organicznych. Najsilniejszy wpływ na wymianę fosforu między osadem i wodą wywiera odczyn przydennej warstwy wody.

Dlatego na podłożach typu powder fosfor pochłaniany jest szybciej przed podłoże, podobnie - jeśli nie mamy gęstęgo trawnika a substrat jest odkryty - fosfor będzie również pochłaniany w większym stopniu.

Przy reakcji zasadowej wielokrotnie większe ilości fosforu znajdują się w wodzie niż przy reakcji kwaśnej. Dlatego kwasne podłoza typu AquaSoil Amazonia lub inne z dodatkiem torfu wpływają korzystnie na stabilizację fosforanów w osadach dennych.

Czas przechodzenia fosforu z dna do toni wodnej zależy od powierzchni osadu dennego – im jest ona większa w stosunku do objętości wody zbiornika - tym proces wymiany zachodzi szybciej.

Fosfor wykazuje dość duże powinowactwo do wapnia, żelaza i glinu, im więcej jest w wodzie jonów tych pierwiastków – tym intensywniej zachodzi sedymentacja fosforu.

W środowiskach zasadowych jest silnie wiązany właśnie przez wapń a w kwaśnych przez żelazo, glin i mangan oraz sorbowany przez kompleksy glebowe i minerały– z tego właśnie względu do wód powierzchniowych dopływa go niewiele (Kajak 2001).

W wodzie może też zachodzić intensywna sedymentacja fosforu wraz z węglanem wapnia w procesie odwapnienia biologicznego.

Na dnie zbiorników zachodzą procesy rozkładu, które prowadzą do powstania mineralnej formy fosforu - fosforanów, które wiążą się z jonami metali dając związki rozpuszczalne w zależności od pH i stężenia tlenu (Kajak 2001). Na przykład w wodzie żelazo trójwartościowe tworzy z jonem fosforanowym trudno rozpuszczalny związek, natomiast forma dwuwartościowa żelaza – łatwo rozpuszczalny (w warunkach deficytu tlenowego w warstwie przydennej żelazo przechodzi najczęściej w formę dwuwartościową – łatwiej przyswajalną przez rośliny).
 

Uwalnianie fosforu z podłoża

Fosforany z podłoża przedostają się do słupa wody w wyniku działania kilku różnych mechanizmów, które zależą od warunków chemicznych i ekologicznych (np. ilości bentosu). Są to począwszy od falowania i resuspensji osadów na uwalnianiu fosforu przez cząsteczki osadu kończąc. Warto zauważyć, że intensyfikacja mechanizmów dostarczania fosforu z podłoża do toni wodnej rośnie odwrotnie proporcjonalnie do stężenia fosforanów w wodzie. Może się i tak zdarzyć, że zmącone cząsteczki osadu pochłoną zawarty w toni wodnej fosfor przyczyniając się w ten sposób to regulacji jego stężenia w wodzie (Kajak 2001). Ilość uwolnionego fosforu zależy silnie od powierzchni podlegającej falowaniu, czyli powierzchni tzw. „aktywnego dna”.

Procesy uwalniania fosforu z osadów dennych są niezbędnym czynnikiem w mineralnym żywieniu roślin łodygowych, gatunków pływających w toni lub na powierzchni wody, czyli tych, które nie posiadają odpowiednio przystosowanego systemu korzeniowego do pobierania substancji z podłoża. Dodatkowo w przypadku gatunków błotnych rosnących w zanurzeniu (z dobrze rozwiniętym systemem korzeniowym) transport fosforu do toni wodnej intensyfikuje procesy asymilacji tego pierwiastka (w grę wchodzi wtedy również pobieranie przez organy zielone).