Přihlaste se a využijte web naplno RYBICKY.NET »

Poznámky k výživě rostlin. 6. Amoniak, amonium, dusičnany

 

Články » Poznámky k výživě rostlin. 6. Amoniak, amonium, dusičnany   Vytisknout tuto stránku 

Poznámky k výživě rostlin. 6. Amoniak, amonium, dusičnany

Publikováno: 24.07.2017 • Autor: © Maq • Rubrika: Rostliny

 

Dusík převládá ve vzduchu (78%), zato jeho obsah v minerálech Zemské kůry je zcela zanedbatelný; prakticky všechen dusík v půdě je organického původu[1]. Přitom až na jedinou výjimku živé organismy neumějí plynný dusík (N2) nijak využít. Tou výjimkou jsou bakterie fixující plynný dusík (nitrogen-fixing nebo N2-fixing bacteria), u nichž všechen koloběh dusíku v přírodě začíná.

Přestože na těchto bakteriích závisí veškerý život na Zemi, v akvarijních podmínkách se zřejmě významně neuplatňují[2]. Zdrojem veškerého dusíku v akváriu jsou tedy:

(a) Rostliny, zejména (nikoli však výlučně) jejich odumřelé části.

(b) Krmivo. Všechny ryby (a další chovaní živočichové) jsou heterotrofní, čili potřebují přijímat dusík ve formě organických sloučenin (z jiných živočichů nebo rostlin). Mezi živým a umělým krmivem v tomto ohledu není zásadní rozdíl, ale určitě platí, že čím je krmivo výživnější, tím více dusíku obsahuje.

(c) Ryby. Je trošku nadbytečné tento zdroj uvádět, protože ryby koneckonců žijí z krmiva. Je však vhodné poznamenat, že značnou část přijaté potravy vyloučí a s ní i spoustu sloučenin dusíku. Vedle organických látek je důležitý i amoniak, který ryby vylučují především žábrami.

(d) Posledním, "nepovinným" zdrojem dusíku je hnojení.

Okamžikem, kdy do nového akvária vysadíme první rostliny, máme o první dávku dusíku bezpečně vystaráno[3]. A s tím i o problémy. Na organické sloučeniny, které neumějí spotřebovat makroorganismy (ryby, plži, a další), se vrhnou heterotrofní mikroorganismy, zejména bakterie, ale také archea[4] a houby. Avšak pozor - to ještě nejsou ony "hodné" nitrifikační bakterie, nýbrž organismy provádějící dekompozici organické hmoty, tedy její rozklad na stále jednodušší látky, který je završen přeměnou na látky anorganické - minerální, tedy mineralizací.

V organických látkách je zdaleka nejvíce zastoupen uhlík, a jeho mineralizací vzniká nám dobře známý oxid uhličitý (CO2). Rozklad organických sloučenin obsahujících dusík ovšem vždy končí u horšího prevíta, totiž amoniaku.

 

A řasy?

Než podrobíme amoniak bližšímu zkoumání, dovolím si vsuvku, která je možná důležitá. Již před nějakým časem vědci získali důkazy, že vyšší rostliny - zásadně autotrofní - mohou přijímat živiny i ve formě některých rozpustných jednoduchých (nízkomolekulárních) organických látek. Mluvíme-li o dusíku, jsou to jmenovitě aminokyseliny. Je však velmi nesnadné určit, do jaké míry je tento příjem v reálných podmínkách významný; mimo jiné proto, že probíhá v silné soutěži s bakteriemi.

Domnívám se, že k těmto dvěma soutěžícím můžeme přidat ještě třetího, totiž řasy[5] a sinice. Dělal jsem nějaké amatérské pokusy s pěstováním řas a zjistil jsem, že ani vysoké dávky minerálních živin (např. amonia[6]) nepodpoří rozbujení řas tolik a tak rychle jako přídavek různých rozpustných organických látek. Nesčetné příklady máme přímo před očima: akvária systematicky přehnojovaná minerálními hnojivy podle metody Estimative Index - bez řas a vedle nich akvária zoufale zařasená při mnohem nižším obsahu minerálních živin, ovšem při současném nadbytku rozpuštěných organických látek ("bordel voda").

Vede mě to k domněnce, že řasy a sinice možná dokáží tyto rozpuštěné organické látky zužitkovat výrazně lépe než vyšší rostliny, a proto se jim v podmínkách zvýšeného organického znečištění tak daří. Je to jen domněnka. Budu v té věci hledat další prameny a konat experimenty, a pokud na něco přijdu, dám vědět.

 

Amoniak a amonium

Amoniak (azan, čpavek, NH3) je bezbarvý, jedovatý, charakteristicky páchnoucí plyn. Je lehčí než vzduch. Ve vodě se jednak velmi dobře rozpouští, jednak částečně disociuje podle rovnice NH3 + H2O ↔ NH4+ + OH-.[7]

Používané testy na obsah amonia(ku) nerozlišují mezi amoniakem a amoniem a udávají jejich součet. Obecná praxe je taková, že jakmile test ukáže jakoukoli hodnotu vyšší než nula, nastává poplach. Není to však tak jednoduché, protože zatímco amoniak (NH3) je velmi jedovatý, amonný kation (NH4+, zjednodušeně amonium) není pro vodní organismy jedovatý ani v řádu desítek miligramů na litr.

Kupodivu není vůbec snadné se v akvaristické literatuře dopídit údaje, kolik amoniaku akvarijní ryby vlastně bez újmy snesou[8]. Ovšem četli-li jste pozorně předchozí řádky, musí vám být jasné, že akvárium bez amoniaku neexistuje! Mám určité podezření, že až panický strach z amoniaku je do jisté míry výsledkem reklamní masáže, protože prostředky zaměřené na snížení jeho obsahu ve vodě (přímo nebo cestou nitrifikace) tvoří významnou část obratu v celém akvaristickém byznysu.

Použitelná čísla jsem našel až v učebnicích a normách určených chovatelům tržních ryb. Podle nich LC50[9] pro kaprovité činí 1.0-1.5 mg/ℓ NH3, pro lososovité 0.5-0.8 mg/ℓ NH3, pro plůdek pstruha duhového činí hranice toxicity již 0.006-0.010 mg/ℓ NH3. Existuje i norma dovolující chov kaprovitých ryb při max. 0.05 mg/ℓ NH3, lososovitých pak při max. 0.0125 mg/ℓ NH3. Myslím, že poslední číslo můžeme s nezbytnou rezervou (každá ryba je jiná!) přijmout jako orientační bezpečný limit (pro dospělé ryby) i my akvaristé. Jeho desetinásobek, tedy 0.125 mg/ℓ NH3, navrhuji pokládat za hranici, za níž již začíná katastrofa, tedy akutní otrava. Co je mezi tím, to pokládejme za latentní toxicitu, tedy podmínky dlouhodobě nepřijatelné.

Jenže naměřím-li např. 1 mg/ℓ NH3+NH4+, kolik z toho činí onen jedovatý amoniak a kolik nejedovaté amonium? To závisí na dvou věcech: pH a teplotě[10]. Dá se to vypočítat podle rovnice NH3 = (NH3 + NH4+) / (10(10.07 - 0.033T - pH) + 1), kde NH3 a NH4+ jsou dány v mg/ℓ a T je teplota ve °C. Kdo není matematický typ, tomu se mohou hodit tabulky a grafy v příloze (na konci článku).

Jaké závěry z toho můžeme udělat? Vyplývá z toho, že máme-li v akváriu kyselou vodu, otrava amoniakem většinou bezprostředně nehrozí. Ovšem kyselá voda je často taková, která má současně nízkou alkalitu, tedy nízkou schopnost eliminovat výkyvy pH. A v tom může být náramná zrada; jestliže v takovém akváriu na noc vypneme sycení CO2 nebo provedeme výměnu vody a nebo - jak jsem se nedávno osobně přesvědčil - třeba jen dáme do filtru aktivní uhlí, pH nám může poskočit nahoru a s každým stupněm pH vzroste koncentrace amoniaku desetinásobně!

A tedy, i když jsem nadhodil myšlenku, že strach z amonia(ku) je do jisté míry uměle vyvolaný, a i když třeba já amoniem i hnojím, rozhodně nikoho nenabádám v této otázce k bezstarostnosti. Kdo neví přesně co a jak, raději ať se té "povinné nuly" drží dál.

 

Nitrifikace (a denitrifikace)

Dospěje-li mineralizace organického dusíku k amoniaku, následuje nitrifikace. Ovšem ani s tou to není tak prosté - neprobíhá vždy[11] a ani její výsledek není důvodem k ničím nerušenému klídku.

Při nitrifikaci specializované bakterie (a archea) přeměňují amoniak na toxické dusitanové anionty (NO2-)[12] a další[13] pak na relativně bezpečné anionty dusičnanové (NO3-)[14]. Protože vodní prostředí je pro nitrifikační bakterie obecně nepříznivé (pro nedostatek kyslíku), nitrifikace v akváriích probíhá zřetelně pomaleji než v provzdušněných půdách. Na trhu existuje spousta filtrů a filtračních médií[15], jejichž účelem je nitrifikaci podpořit.

K tomu máme ve vodních podmínkách bonus, kterému je nezaslouženě věnována pozornost mnohem menší: denitrifikaci. Jde o přeměnu dusičnanů na dusitany a následně oxidy dusíku nebo plynný dusík; dusík tak skoro doslova z akvária vyšumí. Denitrifikace je procesem (většinou) anaerobním a je docela možné, že v mnoha akváriích funguje ve významném rozsahu[16].

A aby to nebylo tak jednoduché, existuje ještě proces dokonale zrcadlový k nitrifikaci. Nazval bych ho "denitrifikace na amonium" (anglicky: dissimilatory nitrate reduction to ammonia, DNRA). Podle toho, co je o něm známo, měl by v našich akváriích nacházet obzvláště vhodné podmínky (dostatek organického uhlíku, teplo aj.).

Popravdě víme po čertech málo o tom, jak koloběh dusíku v akváriích probíhá. Analytické prostředky jsou drahé a kdo ten výzkum provádí, většinou výsledky zpeněží jako výrobce akvarijní techniky a řekne nám jen to, co podporuje její prodej. Důležité je ale uvědomit si, že přeměnou na dusičnany celý koloběh dusíku není ukončen ani definitivně vyřešen. Je pravděpodobné, že dusík se neustále přeměňuje všemi směry a nakonec zbývají jen tři cesty, jak se ho efektivně zbavit: (1) denitrifikací (ale je těžké na ni spoléhat), (2) výměnami vody (ale je těžké tu práci mít rád) anebo (3) rostlinami.

 


[1] Tzn. nebereme-li v potaz zásahy člověka, zejména hnojení minerálními dusíkatými hnojivy.

[2] Možné to ale je. Fixovat vzdušný dusík dokáží ve vodních podmínkách některé bakterie (Azotobacter, Clostridium, Bacillus amylobacter) a také některé sinice. Známý a hospodářsky využívaný při pěstování rýže je případ plovoucích kapradin Azolla ssp., přesněji řečeno sinice Anabaena azollae žijící s nimi v symbióze.

[3] Při každém přesazování rostliny nevyhnutelně poškodíme. I neviditelné poškození listů znamená, že tudy z těla rostliny unikne nějaké množství organických látek s obsahem dusíku. Nejvíce však poškodíme kořeny; jejich nejdůležitější část - kořenové vlášení - je zničena, a značná část kořenů vzápětí odumírá a rostliny vytvářejí kořeny nové. Domnívám se, že z tohoto zdroje pochází valná část amonia-dusitanů-dusičnanů, které běžně nacházíme ve vysokých koncentracích v čerstvě založených akváriích - i bez ryb, výživných substrátů a hnojení.

[4] Archea (jedn. č. archeon) jsou potvůrky, které my, laikové, můžeme směle zaměnit za bakterie, nicméně biologové mají jakési dobré důvody je pokládat za zcela samostatnou skupinu organismů. Možná nejpozoruhodnější na nich je, že jsou všude, a ví se o nich zatím jen málo, takže v jejich oboru vědci každý rok oslavují hned několik zásadních objevů. - Je to pěkný důkaz platnosti Cimrmanovy teorie poznání, že sice vyvracíme omyly, ale stále nevíme nic a "stojíme před tváří Všehomíra s hlavou jasnou a prázdnou".

[5] Schopnost řas přijímat dusík ve formě aminokyselin (jmenovitě glycinu) mám z literatury potvrzenou, prozatím jsem ale nenašel nic ohledně množství a významu tohoto příjmu.

[6] Viz teorie propagovaná webem rostlinna-akvaria.cz.

[7] Někdy se takový roztok označuje jako "hydroxid amonný", ale chemikové by namítli, že je to nesprávné, protože taková látka v nedisociované podobě (NH4OH) neexistuje. Nám to ale příliš vadit nemusí.

[8] Pokud jde o fytoplankton, ten zřejmě obecně preferuje amonium před dusičnany. U vyšších rostlin je to asi méně jednoznačné. Pokud vím, z akvaristického úhlu to dosud nikdo nezkoumal. (Mám to v nevyřízených.)

[9] Dávka smrtelná pro polovinu testovaných organismů, většinou v průběhu 24 až 72 hodin.

[10] Toxicita amoniaku poněkud klesá i ve vodách s vyšším obsahem kyslíku.

[11] Při pH<7 intenzita nitrifikace rychle klesá a pH<6.5 je pokládáno již za nevhodné. Nitrifikaci poškozují i výkyvy pH, různé zásahy do chemismu vody a nejspíš celá řada nevypočitatelných faktorů. Na druhou stranu je jistě dobře možné, že nitrifikace ve významném rozsahu probíhá přímo v akváriu (ty bakterie nemají rády světlo, ale vyžadují kyslík), a to aniž bychom se o ni nějak starali. Z tohoto pohledu rozumné proudění vody v akváriu (a snad i vzduchování) nitrifikačním a dalším aerobním bakteriím prospívá.

[12] Mezi akvaristy je málo známo, že toxicitu dusitanů pro ryby přímo snižují chloridy. Doporučuje se Cl- / NO2- ≥ 20 [v molárním vyjádření].

[13] Nitratační (NO2-→NO3-) bakterie jsou citlivější než ostatní na různé chemikálie, léčiva a další změny podmínek. Může tedy nastat situace, kdy se nitrifikace zastaví u toxických dusitanů.

[14] Nikdo se neodváží tvrdit, že dusičnany ve vodě jsou naprosto a zcela neškodné. Přesných údajů je málo, panuje však obecná shoda, že představují stressový faktor, tedy oslabují imunitní reakce ryb. Tolerance je výrazně druhově specifická. Akvaristé vypozorovali ještě jeden rys: tolerance je vyšší, pokud hladina dusičnanů stoupá pozvolna. Odtud zřejmě pocházejí problémy s novými rybami, zatímco zabydlení obyvatelé akvária žádné zjevné potíže nevykazují.

[15] V neakvaristických pramenech jsem se dočetl, že pro podporu nitrifikace se používají takřka výlučně materiály z plastu (ale některé vypadají jako hodně hrubý bioakvacit) o povrchu 100-750 m2/m3. Keramické materiály s několikanásobně vyšší plochou jsou pokládány za méně vhodné, protože rychle zarůstají bakteriemi a následně fungují jen na povrchu. Kolonie heterotrofních bakterií převládnou tím rychleji, čím více organických látek je ve vodě obsaženo (a tak namísto nitrifikace podporujeme mineralizaci). Navíc prý se mezi jednotky těchto materiálů nevejde dostatek vody a tím se zkracuje čas, po který se voda ve filtru zdržuje; což je špatně. Dalšími zmiňovanými nedostatky jsou hmotnost a obtížná údržba (čištění). - Neumím posoudit, do jaké míry jsou zkušenosti z ČOVek a velkochovů tržních ryb relevantní pro akvarijní filtry, ale dovedu si představit, že keramická média s úžasnou osídlovací plochou vítězí nad plastovými bazmeky také z toho důvodu, že ty plasty vypadají tak triviálně, jak rozšlapané hračky. Jak takovou věc chcete prodávat jako špičkový, úžasně chytrý výrobek?

[16] Zajímavý a inspirativní experiment v této věci popisuje ve své knize Diana Walstad.

F

F

F

F

 

Za správnost informací zodpovídá autor článku, dotazy směřujte na autora. Hodnocení článku hvězdičkami provádí redakce. K článku se vyjádřete pomocí palců (líbilo se / nelíbilo se).

Hodnocení
*****

Líbilo se: 10x Nelíbilo se: 0x Zveřejněno: 24.07.2017 Upraveno: 24.07.2017 Přečteno: 132x

Schválili: afc1886 **** 24.07.17 • slavko ***** 24.07.17 • vaaclav **** 24.07.17

Související články
14.05.2017*****Poznámky k výživě rostlin. 1. Esenciální prvky374x
24.05.2017*****Poznámky k výživě rostlin. 2. Živný roztok podle Adamce272x
31.05.2017*****Poznámky k výživě rostlin. 3. Příjem živin kořeny319x
04.07.2017*****Poznámky k výživě rostlin. 4. Pohyb živin v rostlině111x
04.07.2017*****Poznámky k výživě rostlin. 5. Dusík144x
25.07.2017*****Poznámky k výživě rostlin. 7. Síra. Fosfor111x
Další články z rubriky Rostliny
26.01.2008*****PMDD14398x
02.09.2012*****Akvarijní rostliny - nedostatek živin a jak hnojit3427x
14.05.2017*****Poznámky k výživě rostlin. 1. Esenciální prvky374x
23.09.2011*****Řasokoule ve formě koberečku v akváriu2581x
17.08.2009*****Emerzní pěstování rostlin...3984x
26.07.2012*****Okřehek v akváriu2129x
04.02.2017*****Sadenie jemných rastliniek do liaporu pomocou hrebeňa576x
31.05.2017*****Poznámky k výživě rostlin. 3. Příjem živin kořeny319x
29.12.2012*****Řasy a podobné organismy v akváriu18136x
28.02.2012*****Řasa v novém akváriu1168x

Komentáře návštěvníků
Celkem: 2 záznamů přidat komentář Funkce je dostupná pouze pro přihlášené uživatele

[2] Anthrax® 31.07.2017
Díky za články :-)

[1] JirkaŠčobák® 26.07.2017
Měnit vodu, pěstovat rostliny a bude to v pohodě :). Děkuju za článek!

Další články tohoto autora
25.07.2017*****Poznámky k výživě rostlin. 7. Síra. Fosfor111x
04.07.2017*****Poznámky k výživě rostlin. 5. Dusík144x
04.07.2017*****Poznámky k výživě rostlin. 4. Pohyb živin v rostlině111x
31.05.2017*****Poznámky k výživě rostlin. 3. Příjem živin kořeny319x
24.05.2017*****Poznámky k výživě rostlin. 2. Živný roztok podle Adamce272x
14.05.2017*****Poznámky k výživě rostlin. 1. Esenciální prvky374x
28.02.2017*****Nemusí to být jen PMDD1181x

© RYBICKY.NET - http://rybicky.net/clanky/1661-poznamky-k-vyzive-rostlin-6-amoniak-amonium-dusicnany