Stabilno biološko ravnovesje v akvariju je pomemben dejavnik, če želimo zdrave ribe ter uspešno rast rastlin. Običajno o biološkem ravnovesju v akvaristiki govorimo takrat, ko imamo v mislih kroženje dušika ter dušikovih snovi. Toda tako imenovani dušikov cikel ni edini, saj poleg njega potekajo še trije veliki cikli elementov. Dušik, kisik, fosfor in ogljik so temeljni elementi, ki jih organizmi potrebujejo za preživetje, med sabo so povezani v cikle hranilnih snovi in neredko se zgodi, da en cikel prehaja v drugega. Uspešen zagon dušikovega cikla je zato mogoč le če je sklenjen ogljikov cikel. Pri tem imajo velik vpliv ogljikove bakterije ter ostali organizmi, ki se hranijo z organskimi snovmi.

OGLJIK

Ogljik je temeljni element, ki je v čisti obliki zelo redko prisoten, z drugimi spojinami običajno reagira le ob visokih temperaturah, zato so snovi, ki ga vsebujejo zelo stabilne. Z drugimi elementi se poveže z različnim številom vezi, pri tem pa tvori dolge verige, večina teh je organskih. Najpomembnejše so beljakovine, maščobe ter sladkorji. Anorganske ogljikove spojine pa so monoksid, ogljikov dioksid, karbonati, cianidi, cianati, karbidi in tiocianati.

V eni toni zemeljske skorje je okoli 320 gramov ogljika, ki je največkrat vezan v strukturah, ki jih imenujemo karbonati, ena iz med takšnih sta kreda in apnenec. Mineral kalcit (CaCO3) je osnovna spojina, ki sestavlja apnenec, nastaja iz lupin izumrlih morskih organizmov. Druga najpomembnejša oblika ogljika, ki se nahaja v prsti pa je tako imenovan organski ogljik, to je ogljik, ki je bi sestavni del živega organizma, njegov proces razgradnje in mineralizacije pa se še ni zaključil. Velike količine takšnega ogljika najdemo v humusu, ki velja za zelo rodovitno prst. Humus nastaja le ob prisotnosti kisika, saj le ta omogoča popolno razgradnjo ogljikovih spojin, ki jih najdemo v živih organizmih. Kadar kisik ob smrti organizma ni prisoten govorimo o njegovi fosilizaciji oziroma kristalizaciji ali pooglenitvi. Tako nastanejo tudi fosilna goriva, kot sta premog in nafta. Premog nastane zaradi procesa karbonizacije (pooglenitev), takrat, ko rastlinski material potone v močvirje ali blato. Zaradi odsotnosti kisika se snovi, ki vsebujejo ogljik ne razgradijo pravilno, zato material poogljeni oziroma karbonizira. Nafta je nastala po podobnem principu, le da vsebuje več živalskih kot rastlinskih organizmov. Vsa fosilna goriva vsebujejo ogromno ogljikovodikov, zato njihov sežig močno vpliva na naravni dušikov cikel. Prave tovarne ogljika pa so ognjeniki, ki med svojim aktivnim delovanjem v atmosfero spuščajo ogromne količine Ogljikovega dioksida ter ostalih plinov.

V zraku in vodi je ogljik vezan v obliki plinov kot sta ogljikov dioksid (CO2) in ogljikov monoksid. Oba plina se sproščata pri gorenju, brez posegov človeka bi ogljikov monoksid izhajal samo iz aktivnih vulkanov. Zaradi sežiga fosilnih goriv pa človek močno prispeva k onesnaževanju ozračja. Ogljikov dioksid se veže v vodo. Tam ga uporabijo številni fototrofni organizmi za proces fotosinteze, nekaj pa se ga veže v obliki ogljikove kisline (H2CO3). Koncentracija ogljikovega dioksida v vodi močno vpliva na strukturo hišic in lupin pri nevretenčarjih, ob povišanih koncentracijah se v lupinah pojavijo luknjice, ki lahko povzročijo smrt, pri rakih in kozicah pa se pojavijo težave z levitvijo.

Kot vidimo je krogotok ogljika v naravi zelo velik in obširen ter traja tudi daljša časovna obdobja. Njegova prisotnost vpliva na živi in neživi svet, saj tudi sam prehaja različne faze. V akvariju je ta krog močno okrnjen, kljub temu pa v njem potekajo osnovne funkcije.

V akvarijskih pogojih se ogljikov cikel nekoliko zmanjša, saj v njem ne delujejo ognjeniki in ne poteka sežig fosilnih goriv. Tudi fosilizacija in mineralizacija ne potekata, saj je časovno obdobje delovanja akvarija prekratko, da bi kateri koli od teh procesov sploh lahko stekel. Kljub temu pa je za akvariste zelo pomemben, saj vključuje proces fotosinteze, dihanja, razgradnje, gnitja in rasti, smrt ter hranjenje. Na kemijski ravni se akvaristi zato ukvarjamo s spojinami kot so ogljikov dioksid, karbonati, ogljikova kislina, beljakovine, maščobe in sladkorji.

KROŽENJE OGLJIKA V AKVARIJU

1. Fotosinteza

Fotosinteza je kemijski proces, ki poteka pod vplivom svetlobe v organizmih, ki jih imenujemo fototrofi. Glavna značilnost teh organizmov so klorofili s pomočjo katerih pod vplivom sončne svetlobe iz ogljikovega dioksida in vode sintetizirajo ogljikove hidrate, ki jih potrebujejo za rast. Najpogostejši fototrofi so rastline ter modrozelene bakterije Za eno proizvedeno molekulo glukoze potrebujejo 6 molekul CO2. Proces na ta način iz atmosfere veže ogromne količine ogljika. So edini organizmi na Zemlji, ki lahko sami pridelajo svoje beljakovine, maščobe in sladkorje, prav zato fotosinteza spada med najpomembnejše kemijske procese na planetu, saj je od nje odvisna večina živih bitij.

2. Dihanje

Je kemični proces, ki poteka v organizmih. Pri tem procesu se energija pridobiva s pomočjo kisika in glukoze, kot stranska produkta pa nastajata ogljikov dioksid in voda. Če pozorno pogledamo, bomo videli, da je kemijska enačba za dihanje le obrnjena enačba za fotosintezo, zato sta oba procesa neposredno povezana v kroženju ogljika. Dihanje pri rastlinah poteka podnevi in ponoči, fotosinteza pa le ob primerni svetlobi.

3. Hranjenje in Rast

Organizmi za rast potrebujejo hranilne snovi, kemijsko gledano so to ogljikovi hidrati, maščobe in beljakovine. Vse te spojine vsebujejo ogljik, zato večkrat rečemo, da je rast nalaganje ogljika. Rastline in drugi fototrofi si te snovi tvorijo sami s pomočjo reakcij, ki so povezane s fotosintezo, živali in drugi heterotrofni organizmi pa jih dobijo tako, da jedo rastline ali druge živali. Ogljik, ki ga organizmi zaužijejo se nato nalaga v njihovem telesu vse do smrti, vsebujejo ga mišice, kosti, oklepi, ogrodja, maščobe…

4. Smrt, razpad in razkroj ter vstop organskih snovi v dušikov cikel

Vsi organizmi imajo omejeno življenjsko dobo, ki je vrstno specifična. To pomeni, da nekatere vrste živijo le nekaj ur, druge pa več let. Vsem pa je skupno, da v času življenja v svoja telesa skladiščijo ogljik v različnih oblikah. Poginuli organizmi najprej vstopijo v ogljikov cikel. Velike ostanke pojedo različni mrhovinarji, kar ostane pa razkrojijo heterotrofni mikroorganizmi, ki se gostijo tudi z iztrebki. Hranijo se z enostavnimi ogljikovimi spojinami, ker pa je večina ogljika vezanega v kompleksnih spojinah, morajo vložiti veliko energije, da vezi v maščobah ter beljakovinah razbijejo. Temu pravimo gnitje, razpad ali razkroj. Vanj so vključene vse organske snovi, poginule živali, iztrebki, ostanki hrane in odmrli deli rastlin ter bakterijske mase. Običajno razpad in razkroj organizmov spremljata neprijeten vonj, ta je posledica razpadanja beljakovin. Beljakovine so spojine, ki poleg ogljika vsebujejo tudi dušik, zato takoj po procesu gnitja vstopijo v drugi veliki krogotok snovi – DUŠIKOV CIKEL. Pri tem se tvori plin z močnim vonjem, amonijak. Brez mikroorganizmov, ki povzročajo gnitje in razpad v ogljikovem ciklu, se kroženje ogljika ne more začeti, prav zato ima ogljikov cikel in njegovo razumevanje za akvariste velik pomen.

5. Ogljikov dioksid v vodi

Ogljikov dioksid najpogosteje v vodo prehaja preko mešanja vodne gladine, nekaj pa ga proizvedejo rastline in živali z dihanjem. En odstotek plina z vodo tvori šibko kislino. Večja kot je koncentracija ogljikovega dioksida, več ogljikove kisline voda vsebuje, bolj je kisla. Prav zato je dodajanje CO2 priljubljena metoda v akvaristiki s katero vzdržujemo zaželeno pH vrednost vode. Seveda pa ta metoda ni primerna za vse akvarijske sisteme in vse vrste rib. Nekatere ribe so zelo občutljive na visoke koncentracije ogljikovega dioksida, zato moramo to upoštevati. So pa tega plina vsekakor vesele rastline, ki ob dodajanju CO2 tvorijo bolj trda stebla in liste.

6. Karbonati

So spojine ki reagirajo s karbonatno kislino, najbolj znan je kalijev karbonat. Te spojine določajo trdoto in skupno trdoto vode istočasno pa predstavljajo vir makro elementov za rastline in živali. KH vrednost je koncentracija hidrogen karbonatov, ki nastajajo zaradi apnenca, ki se topi v ogljikovi kislini. GH je skupna trdota, ki meri prisotnost kloridov, fosfatov, sulfatov ter ostalih spojin. Karbonati imajo pomembno vlogo v akvarijskih sistemih, saj določajo koncentracijo raztopljenih snovi v vodi, ribe, ki izhajajo iz različnih vod, pa so primerno prilagojene na koncentracije teh soli.

Krogotoki hranilnih snovi so temeljni procesi, ki potekajo v ekosistemih, s tem ko jih razumemo si olajšamo oskrbovanje akvarijev in terarijev. Za boljše razumevanje ekosistemov v branje priporočam tudi članek Dušikov cikel.

Sorodni članki:

Navidezna utečenost akvarija

Primer iz prakse