Растения уникальны в отношении способа, которым они получают энергию для своего роста путем использования энергии света. В клетках растений имеются хлоропласты — образования, содержащие зеленый пигмент хлоро­филл. Хлорофилл поглощает световую энергию и исполь­зует ее для того, чтобы превращать воду и двуокись угле­рода, или углекислый газ (С0₂), в глюкозу и кислород. В процессе этого превращения вода (Н₂0) расщепляется на водород (Н₂‘) и кислород (0₂). Затем водород соединяется с двуокисью углерода, образуя глюкозу, как показано на рисунке .

Хлорофилл и каротиноиды

Хлорофилл, который используется в процессе фотосинтеза — это пигмент, который придает растениям их зеле­ный цвет. В некоторых частях расте­ния, например в корнях, фотосинтез не происходит, потому что до этих мест не доходит свет. Вот почему такие части растений, как корни, не имеют зеленой окраски. Однако хлорофилл — это не единственный пигмент, исполь­зующийся для фотосинтеза. Некоторые растения используют вторую группу фотосинтетических пигментов. Эти пигменты называются каротиноидами и могут иметь цвета от бледно-желто­го и оранжевого до красного. Каротино­иды обычно менее эффективны в про­цессе фотосинтеза и присутствуют только в тех растениях, которые под­вергаются интенсивному воздействию солнечного света. Вот почему в аквари­уме растениям с красными листьями требуется более интенсивное освеще­ние, и считается, что такие растения выращивать труднее. Некоторые рас­тения могут иметь разную окраску листьев в зависимости от освещения: при более интенсивном освещении появ­ляется красная окраска, в то время как при менее интенсивном преобладает зе­леный пигмент.

Глюкоза

Кислород высвобождается в качестве побочного продукта фотосинтеза, но глюкоза удерживается растением и исполь­зуется в качестве источника пищи. Поскольку глюкоза рас­творяется в воде, ее необходимо быстро перевести в нерас­творимую форму — крахмал. Если оставить глюкозу в раство­римой форме, она будет быстро поглощать воду путем осмо­са, в результате чего клетки внутри растения станут увеличи­ваться. Крахмал, в отличие от глюкозы, хранится в клетках растения до тех пор, пока он не потребуется, и тогда он сно­ва превращается в глюкозу и переносится по всему расте­нию. Глюкоза — это простой сахар, она используется в каче­стве источника пищи, в котором нуждаются все живые клетки, для того чтобы обеспечивать такие процессы, как восстановление, рост и размножение.

Скорость, с которой в растениях происходит фотосинтез, зависит от целого ряда факторов окружающей среды. Чтобы наилучшим образом обеспечить рост и здоровье растения, «но создать ему такие условия, чтобы фотосинтез мог про­ходить на оптимальном уровне. Наибольшее влияние на фотосинтез оказывают такие факторы, как интенсивность освещения, содержание двуокиси углерода и температура окружающей среды. Как и при любых биологических процессах, это единственные ограничивающие факторы, которые управляют скоростью фотосинтеза (иначе говоря, существуют такие значения этих составляющих, за пределами которых наступает уменьшение фотосинтеза). Повышение температуры обычно увеличивает скорость фотосинтеза, но при условии, что температура остается в пределах диапазона переносимости, свойственного этому конкретному растению. В пределах диапазона переносимости температур скорость фотосинтеза удваивается при каждом повышении температу­ры на 10 °С. Если температура поднимается слишком высоко, то скорость фотосинтеза перестает расти и в конце концов начинает падать.

При условии, что содержание С0₂ достаточно высоко, ско­рость фотосинтеза в растениях прямо пропорциональна доступному количеству света. До тех пор пока не будет достиг­нута точка насыщения по освещенности, увеличение интен­сивности освещенности будет приводить к росту фотосинте­за. И наоборот, при условии, что уровень освещенности до статочен, увеличение количества доступного растению угле­кислого газа (С0₂) приводит к росту скорости фотосинтеза. Чтобы фотосинтез шел правильно, в тканях растения должно содержаться необходимое количество хлорофилла. Для образования хлорофилла требуются азот (N), железо (Fe) и магний (Мg) (железо является важной составной частью ферментов, способствующих образованию хлоро­филла, а магний находится в центре молекулы хлорофилла). Следовательно, чтобы достичь оптимальной скорости фото­синтеза в растениях, чрезвычайно важно обеспечить им до­статочную интенсивность освещения, правильный диапазон температур, а также изобилие углекислого газа С0₂ и мине­ральных веществ, в том числе содержащих железо.

Дефицит кислорода в аквариумах с растениями

В течение суток растения производят больше кислорода, чем потребляют его в процессе дыхания. Вот почему многие растения, в которых быстро происходит процесс фотосинтеза, при продаже характеризуются как «растения, производящие кислород». Однако аквариум — это замкнутый мир, в котором содержится значительно больше живых организмов на определен­ный объем воды, чем в таком же объеме воды в естественных, природных во­доемах, таких как озера, реки и ручьи. Ночью, когда растения перестают про­изводить кислород, но продолжают дышать, другие живые организмы, в част­ности рыбки и бактерии, тоже дышат, и их совокупное воздействие может привести к резкому уменьшению содержания кислорода. Очевидным решением этой проблемы является аэрация, однако высокое содержание кислорода не­благоприятно для растений,  поэтому при аэрации высокое содержа­ние кислорода скоро тоже превращается в проблему. Применяйте аэрацию во­ды только в том случае, если уменьшение содержания кислорода отрицатель­но влияет на рыбок, и включайте ее только по ночам, когда это необходимо. В аквариуме, густо засаженном растениями, по утрам, как только солнечные лучи начнут падать на аквариум, осматривайте рыбок, чтобы не пропустить у них признаки нехватки кислорода, когда рыбки широко открывают рот у по­верхности воды или часто дышат.

2010, Аквариумные растения

Рекомендуем к прочтению:

• 01.12.2010 -- Биология аквариумных растений. Дыхание растений
• 30.11.2010 -- Биология аквариумных растений. Вступление.