Waterwissels in een aquarium

Leestijd 12 minuten / Laatst gewijzigd 5 augustus 2024 / Auteur Ruud de Keijzer

Door regelmatig waterwissels uit te voeren, houd je het water in je aquarium schoon. Althans, dat is de aanname en wordt door 97% van de hobbyisten als noodzaak aangenomen. Een zeer kleine minderheid voert nooit waterwissels uit. Beide groepen zijn in staat om planten en dieren op lange termijn gezond te houden. Hoe houdt deze laatste groep het water schoon? En wat is überhaupt schoon water? Geen zin of tijd om een controversieel artikel te lezen? Ga direct naar de aanbevelingen.

Schoon water

Schoon water is van belang voor de gezondheid van plant en dier. Regelmatig waterwissels uitvoeren zorgt ervoor dat vies water wordt verwisselt met schoon water. “Zelf zou je ook niet in je eigen poep en plas willen rondzwemmen”, laat staan dat je het zou drinken. Maar het water dat je uit de kraan drinkt heeft ooit in iemands toilet gezeten. En om uiteenlopende redenen consumeren veel diersoorten hun eigen uitwerpselen.

Met deze “losse flodders” wil ik aangeven dat het beeld van “in je eigen poep en plas rondzwemmen”, voor vissen best wel eens anders bekeken mag worden. Voor sommige aquaria zijn waterwissels zelfs niet nodig.

Verontreinigd water

Wordt aquariumwater per definitie ‘vies’ en is kraanwater per definitie ‘schoon’? En als aquariumwater vies wordt, is dit tijdelijk of permanent?

Sommige mensen drinken geen kraanwater, omdat het zeer licht verontreinigd is. Naast mineralen bestaat kraanwater uit:

  • pesticiden en medicijnresten
  • zware metalen
  • virussen en parasieten
  • poly- en perfluoralkylstoffen (PFAS)
  • microplastics

In een aquarium worden deze stoffen niet geproduceerd. Vissen scheiden ze niet uit, tenzij de stoffen in het water of in het voer aanwezig zijn.

Het lichaam is in staat om bepaalde stoffen af te breken. PFAS en microplastics daarentegen hopen zich op en kunnen op termijn voor problemen zorgen. Door waterwissels uit te voeren zul je de concentraties zeer waarschijnlijk op laten lopen (zie verderop, Waterwissels uitvoeren).

In hoeverre is de vrees terecht. Ondervinden we pas hinder na 10 jaar of na 25 jaar. Een 25 jaar oud aquarium is best ….’oud’. De meeste vissoorten worden nooit zo oud. Met het weghalen van een vis, dood of levend, haal je waarschijnlijk ook een deel van de niet afbreekbare stoffen uit het aquarium.

Zuiver water

Mensen die er niet voor kiezen om kraanwater te drinken, maken het water zuiver, dus vrij van mineralen en verontreinigde stoffen, waarna ze mineralen toevoegen aan het zuiver water. Want mineralen hebben we nodig.

In de aquariumhobby zien we iets soortgelijks. Sommige hobbyisten gebruiken alleen zuiver, geremineraliseert water, of ze verdunnen het kraanwater met zuiver water. De reden is echter vaak om het water te verzachten door calcium en magnesium (GH), en bicarbonaat (KH), er uit te filteren. Je kunt er voor kiezen om alleen zuiver, geremineraliseert water, te gebruiken voor waterwissels.

Afvalstoffen

Vissen scheiden afvalstoffen niet alleen uit als poep en ureum, maar voor een groot deel ademen vissen afvalstoffen uit via de kieuwen. Deze afvalstoffen bestaat voor een zeer groot deel uit organische stoffen (stoffen met het koolstof C en waterstof H atoom) en ammoniak.

Het voer van vissen speelt een grote rol in de hoeveelheid en samenstelling van afvalstoffen. Veel droogvoer bestaat uit vulstof dat niet door vissen kan worden verteert en wordt uitgepoept. Dit vulstof is ook organisch van aard.

Eenmaal in het water worden deze organische stoffen door micro-organismen omgezet in anorganische stoffen. Dit zijn de mineralen die we juist willen zien in water (met uitzondering van zwartwater biotopen). Die afvalstoffen zijn dus helemaal niet zo slecht.

Houd je een hoge visdichtheid aan, dan komen er veel afvalstoffen vrij. En als je dan per ongeluk te veel voert, of er gaat ee buiten zicht een vis dood, dan kan er best wel eens heel veel afvalstoffen in relatief korte tijd vrijkomen. Die kunnen weliswaar door bacteriën en archaea worden omgezet naar mineralen, maar deze micro-organismen gebruiken hierbij veel zuurstof. Hierin schuilt gevaar.

Vergif

Paracelsus, een arts en alchemist uit de 16e eeuw, stelde: “Alle dingen zijn gif, en niets is zonder gif; alleen de dosis maakt dat een ding geen gif is.”

Het verschil tussen goed of slecht, tussen schoon en vies, tussen een medicijn en gif, is heel vaak ‘concentratie’. Dit geldt dus voor afvalstoffen (organische stof0. En het geldt zelfs voor water; te veel water kan voor mensen leiden tot vergiftiging (hyponatriëmie). Het geldt ook voor de mineralen die door de afbraak van afvalstoffen vrijkomen. Calcium hoopt op. Stikstof in de vorm van nitraat neemt toe. IJzer neemt toe. Een bepaalde hoeveelheid is niet gevaarlijk en voor veel mineralen ook gunstig, maar een hoge concentratie kan tot gedoe leiden.

Stabiel water

Naast “schoon” water, luidt een ander argument voor waterwissels om waterparameters stabiel te houden. De meest genoemde parameter is het stabiel houden van de pH waarde. Waar mineralen over tijd toe kunnen nemen, zullen de carbonaten doorgaans juist afnemen. Carbonaten binden waterstofionen H+, wat een pH daling doet voorkomen. Bovendien hebben micro-organismen carbonaten nodig om ammoniak om te zetten naar nitraat.

Afijn, ik roep wat aannames die veelvuldig worden genoemd om de KH van water op peil te houden. Vissen hebben op zich geen carbonaat nodig en de ruime ervaring van “zwartwater hobbyisten” leert dat 0 KH geen probleem is voor de stikstofkringloop (ammoniak -> nitraat). Er zijn alleen andere micro-organismen dominant in 0 KH en dus lage pH waarden.

Desondanks is het een standaard praktijk om baksoda (NaHCO3) in aquacultuur (“vissenteelt”) te gebruiken. Als je toch carbonaat in het aquariumwater wilt behouden, dan zouden waterwissels uitkomst kunnen bieden. In de praktijk kan dit echter tegenvallen (zie verderop, Waterwissels uitvoeren). Baksoda biedt dus uitkomst. Mineraalstenen ook.

Waterwissels uitvoeren

Drift

Stel we nemen een aquarium met 100 liter water. De inhoud van alle organische en anorganische stoffen stellen we op 100 ppm. En stel dat er in het aquarium vissen rondzwemmen die wekelijks de totale stoffen met 10 ppm doen verhogen.

Als ik na een week 50% van het water eruit haal en vervang met schoon water met een inhoud van 100 ppm, dan houd ik 105 ppm over. De week erop is het water met 10 ppm verhoogd en staat de teller op 115 ppm. Na de waterwissel is de inhoud 107.5 ppm. Tel daar weer 10 bij op, et cetera.

Nu weet ik niet uit welke stoffen de totale hoeveelheid bestaat, maar het is duidelijk dat we van het originele aquariumwater gaan afwijken. Waarschijnlijk wordt dit door de meeste hobbyisten zwaar onderschat, maar zijn ze prima in staat om met hun waterwissels het aquarium jarenlang gezond te houden.

Hier komt de term ‘Old Tank Syndrome’ vandaan. Al slaat dit op het wegdrijven van parameters de andere kant op. In plaats van dat de aantallen oplopen, nemen de hoeveelheid mineralen juist af.

Reset

De inhoud van het water drijft met waterwissels langzaam weg van de originele toestand. Door een paar keer per jaar een hele grote waterwissel uit te voeren zou je het water kunnen ‘resetten’.

Stel, het water heeft een waarde van 170 ppm en 90% van dit water wordt ververst met 100 ppm water. De teller komt dan op 107 ppm uit. Om helemaal naar de originele staat terug te keren, zul je dus een 100% waterwissel moeten uitvoeren.

Welke bezwaren zijn er?

  • Veel waterverbruik
  • Te grote veranderingen zou slecht zijn. Ik benadruk ‘zou’. Het is met name het snel wegnemen van veel water, wat acute stress veroorzaakt.

Het alternatief is meten en compenseren. Je meet bij de opstart alle mineralen in je aquariumwater en voert waterwissels uit met water die een samenstelling hebben waarmee je compenseert voor het te veel of te weinig van ieder mineraal. En in meer of minder accurate mate. Maar is dit echt nodig?

Waterverdamping

Het water in een aquarium verdampt. De waterdamp bestaat uit H2O moleculen. Alle opgeloste stoffen, zoals mineralen, blijven in het water achter. Door continue het verdampte water te compenseren met bijvoorbeeld kraanwater, zou betekenen dat de hoeveelheid mineralen in het water toeneemt. Om dit te voorkomen, compenseren veel hobbyisten het verdampte water met zuiver water.

Ook hier is de vraag of dit überhaupt nodig is.

Overigens kun je verdamping sterk afremmen. Dekglazen zijn zeer effectief, maar niet altijd gewenst. Verder speelt de verhouding temperatuur water versus omgeving, natuurlijk een grote rol. In een tropische biotoop wil je waarschijnlijk werken met dekglazen. Zo voorkom je sterke verdamping. Bovendien zijn sommige vissen gebaat bij een warme, vochtige luchtklimaat boven het wateroppervlakte.

Filtratie

Hoe verhoudt het filteren van water ten opzichte van waterwissels? Waterfiltratie heeft verschillende vormen:

  • Het uitfilteren van grotere deeltjes, zoals plantaardig materiaal – mechanische filtering
  • Het uitfilteren van (onder meer) mineralen – bijvoorbeeld met een RO filter
  • Het doden van levende micro-organismen in het water – UV filter
  • Het stimuleren van kringlopen – biologische filtratie (waarvan de bekendste, maar zeker niet de enige, de omzetting van ammoniak / ammonium naar nitraat is)
  • Het verwisselen van mineralen – ionenuitwisselaar (vaak het uitwisselen van calcium en magnesium voor natrium of kalium om zo het water te ontharden)
  • Diverse manieren om nitraat te reduceren (“denitrificatie”).

Met een waterwissel veronderstellen we dat mineralen niveaus, inclusief bicarbonaten (KH), min of meer constant worden gehouden en “organische rotzooi” uit het water wordt gehaald. Ook wordt met waterwissels beoogd om het nitraat gehalte niet te laten oplopen. Dit valt onder het op niveau houden van mineralen, maar ik benoem het hier apart, omdat het zo vaak als argument wordt aangehaald om water te verversen.

Organische ‘rotzooi’

Met mechanische filtering zouden we organische “rotzooi” uit het water kunnen filteren. Ieder soort filter volstaat voor dit doel. De filter heeft het bijkomend voordeel dat er waterbeweging ontstaat, wat over het algemeen ten goede komt aan de zuurstofconcentratie. En dit is weer van belang voor “biologische filtratie”, ongeacht of dit plaatsvindt in de filter of in het aquarium zelf. Welnu, het vindt met name plaats waar de zuurstofconcentratie het hoogste is. Dat is niet per definitie in een ‘oversized’ externe filter.

Zuurstof

Een van de belangrijkste parameters in onderzoek en beheer van waterkwaliteit is opgeloste zuurstof. De reden hiervoor is dat zuurstof nodig is om organische stof om te zetten in anorganische stof. Een veelgebruikte term is “biochemical oxygen demand (BOD)”een maat voor de hoeveelheid zuurstof die micro-organismen nodig hebben om organisch materiaal af te breken.

Nitraat

Denitrificatie op basis van anaerobische werking is zeer lastig of niet mogelijk in een aquarium. Als hobbyisten claimen dat het nitraat gehalte daalt op basis van bijvoorbeeld een zeer diepe zandlaag, dan onderschatte ze zeer hoogstwaarschijnlijk de werking van stikstof (nitraat) assimilatie door bodemschimmels, algen en, indien aanwezig, door planten.

Een plantenfilter is een zeer effectieve manier om nitraat omlaag te brengen. Wil je geen planten in jouw aquarium, dan zou je bijvoorbeeld een HOB filter of sump kunnen aansluiten met planten als Grof hoornblad (Ceratophyllum demersum).

Mineralen

De grootste uitdaging is het op pijl houden van mineralen concentraties. De vraag is hoe belangrijk dit is.

Zwartwater biotopen worden gemerkt door afwezigheid van mineralen danwel de aanwezigheid van slechts een zeer geringe concentraties. De microbiota in deze biotopen is anders dan die van wateren of aquaria waar mineralen voorkomen. Uiteraard zijn deze biotopen niet representatief voor alle aquaria, maar er doemen wel vragen op over mineraal concentraties en waterhardheid.

Vissen die in deze biotopen voorkomen kun je prima houden in zuiver water. Vissen afkomstig uit hard water, krijgen het lastig in deze omgevingen. De grootste verschillen lijken we vooral in de reproductie bij vissen te zien. Zacht water vissen reproduceren beter in zacht water en hard water vissen reproduceren beter in hard water.

Veel andere mineralen halen vissen uit voer of komen vrij bij afbraak van organisch materiaal. Heel veel vissoorten zijn geëvolueerd en leven in de natuur, waar op de bodem veel terrestrisch afval, zoals takken en bladeren, aanwezig zijn die afbreken en mineralen afgeven. Mineralen komen ook mee in regenwater of grondwater. En uiteraard in veel gebieden door sediment en stenen.

Geen waterwissels

Wat gebeurt er als er geen waterwissels worden uitgevoerd?

Beplant aquarium

Sommige hobbyisten zijn in staat om jarenlang geen waterwissels uit te voeren. De auteur hoort bij deze groep. Het betreft sterk beplante aquaria in een relatieve “lage energie stand”. De lichtintensiteit is laag, CO2 gas wordt niet toegediend en het water wordt niet verwarmd. De planten en de bijbehorende microbiota acteren als stimulator van kringlopen, waaronder de stikstofkringloop, en als regulator van mineralen.

Planten nemen mineralen (anorganische stoffen) op en scheiden organische stoffen uit. Als er van een bepaald mineraal een tekort is, kan een blad worden losgelaten nadat de mobiele mineralen, zoals nitraat, elders worden opgeslagen. Het blad breekt, waaruit mineralen vrijkomen. En zo reguleren planten voor een deel hun directe omgeving.

In een lage energie stand is de groei beperkt en lijken veel plantensoorten vooral te vegeteren. Typisch voegt de hobbyist zo nu en dan wat plantenvoeding (= mineralen) toe aan het water om planten niet te veel te laten opofferen, oftewel, het beplant aquarium er beter te laten uitzien.

Alleen vissen

Bij afwezigheid van planten (of algen) zien we carbonaten (KH) redelijk snel dalen, terwijl andere mineralen, zoals calcium en magnesium (tezamen verantwoordlijk voor de GH van water) kunnen afnemen of oplopen. De kennis en ervaring die voor deze situatie wordt gedeeld, beperkt zich vrijwel volledig tot nitraat. En de nitraat concentratie zal over tijd toenemen.

Met een plantenfilter kun je nitraat uit het water halen. Bijvoorbeeld door een HOB filter of box te voorzien van bijvoorbeeld Grof hoornblad. Of door de wortels van planten als Drakenklimop in het water te steken.

Aanbevelingen

Een van de sleutels om de aquariumhobby meester te worden ligt bij het ontwikkelen van een gevoel voor dichtheden / concentraties. Die van planten, dieren, organische stoffen en mineralen. Een kweekbak met een hoge visdichtheid en waar waterparameters van belang zijn voor succesvolle kweek, is volstrekt anders dan een biotoop met veel planten en slechts enkele volwassen vissen.

Veel kennis over de hobby berust om vissenkweek, waarbij typisch wordt verondersteld dat wat goed is voor kweek is goed voor volwassen vissen. Maar kweek is geen indicatie voor welzijn. Reproductie bij dieren is namelijk heel vaak seizoens- en regio-gebonden. Volwassen vissen zijn toleranter en beter in staat om homeostase te reguleren.

Met waterwissels haal je een deel van het aquariumwater uit het water en doorgaans komt er nieuw kraanwater voor in de plaats. Het deel dat eruit wordt gehaald is niet per definitie vies en kraanwater is niet vrij van rotzooi, zij het in zeer geringe concentraties. Waterwissels zijn dus niet per definitie noodzakelijk.

Beplant aquarium

In een normaal of low energy (lage lichtintensiteit, kamertemperatuur, geen CO2 gas injectie), beplant aquarium zijn waterwissels niet noodzakelijk. Met plantenvoeding en / of vissen (afvalstoffen) kun je jarenlang probleemloos alleen het verdampte water compenseren. Dit kun je met kraanwater doen, met zuiver water of een mix van beide (verdunt kraanwater).

Het onderhouden van een beplant aquarium kun je volledig doen op basis van observatie. “Groen gekleurde bladeren moeten groen kleuren”, is een prima indicator.

Een filter is niet noodzakelijk, al kan de beweging van water ten goede komen aan de planten en wellicht hebben de vissoort in je aquarium een voorkeur voor stroming.

Een uitzondering op deze aanbeveling zijn de zogenaamde high tech / high energy aquascapes. Hier kunnen planten dermate veel organische afvalstoffen produceren, dat de combinatie met een hoge lichtintensiteit, algen doet ontkiemen. Waterwissels zijn zeer gebruikelijk voor high energy aquascapes, waarmee organische afvalstoffen uit het water wordt gehaald.

Alleen vissen

Onze kennis over “aquariumbiologie” is enorm beperkt. Om met zoveel onzekerheid om te gaan werk ik met de richtlijn om vissen het water te geven dat zoveel mogelijk weg heeft van hun originele leefomgeving. Voor wat betreft waterparameters houd ik 3 situaties aan:

Zwartwater / zeer zacht water

Zwartwater biotopen en Discus aquaria, worden gekenmerkt door de geen of een minimale hoeveelheid mineralen. Met behulp van een TDS meter borg ik dit met waterwissels op basis van osmose water. Planten tref je in deze situatie doorgaans niet aan. Algen ook niet. Wel waterschimmels. Compensatie voor waterverdamping is eenvoudig door meer zuiver water toe te voegen dan je met een waterwissel eruit haalt.

Ondanks dat planten niet kenmerkend zijn in deze situatie, kun je werken met een plantenfilter.

Neutraal water

Als je vissen gaat kweken en optimale resultaten wilt behalen, zul je het water moeten meten en controleren. Tenminste op GH, KH (pH) en temperatuur.

Als kweek niet een doel is, dan volstaat dat vissen gewoon wat mineralen in het water nodig hebben. Veel mineralen worden ook uit voeding gehaald.

En wie meerdere artikelen op Nature Scapes heeft gelezen, zal bekend zijn met het gegeven dat ik KH en pH volledig negeer. Ik maak me dus niet druk over carbonaten. De stikstofcyclus vindt ook plaats als het water 0 dKH leest.

Hoe houd je het water gezond en wat mineralen in het water?

  • Gebruik een plantenfilter
  • Sta afbraak van afvalstoffen en plantenmateriaal toe

Wil je planten en rotzooi liever niet in je aquarium zien? Dan kun je dit apart houden, mits het water uiteraard uitgewisseld wordt.

Heb je veel planten en weinig vissen, dan zullen mineralen concentraties ongetwijfeld afnemen. Met plantenvoeding (= mineralen) kun je compenseren. Ook kun je verdampt water compenseren met kraanwater, zodat wat extra mineralen worden toegevoegd. Daarmee introduceer je ook ongewenste stoffen (die je zelf ook drinkt), maar de concentraties zijn een stuk lager dan bij waterwissels en voorts wordt een deel opgenomen door planten.

Hard water

Voor de “Lake Malawi” aquaria wordt het water gemeten en gecorrigeerd zodat de GH en KH (en daarmee de pH) waarden hoog blijven. Bijvoorbeeld op basis van waterwissels met behulp van een mix van magnesiumsulfaat (Epsomzout), calciumsulfaat (gips) en natriumbicarbonaat (bakpoeder). Maar vaak wordt substraat of stenen gebruikt die de hardheid van het water op peil houden.

Vaak hebben deze aquaria een relatief hoge vissendichtheid en dus wordt er aardig wat organische stof geproduceerd. Naast de gebruikelijke filtratie, biedt een plantenfilter uitkomst om het water te ontdoen van schadelijke stoffen. Of hiermee waterwissels overbodig worden, hangt af van dichtheden / concentraties. Een relatief grote plantenfilter zou prima moeten werken.

Plantenfilter

Een plantenfilter als alternatief voor waterwissels. Met een lage vissendichtheid zou je bijvoorbeeld met Drakenklimop kunnen werken. Steek de wortels in het water en laat de plant groeien. Je kunt ook met een sump of klein aquarium werken, waar je een plant als Grof hoornblad stopt. Zorg dat het water tussen het aquarium en de sump of klein aquarium stroomt, geef de plant wat licht en de plant doet de rest.

Heb je een beplant aquarium, dan heb je uiteraard geen apart plantenfilter nodig.

Onder meer vanuit de Koi hobby zijn er kritische geluiden over het nut van plantenfilters. Deze kritieken zijn vrijwel volledig toe te schrijven aan concentraties. Heb je bijvoorbeeld een 1 kilo zware Oscar vis in een 100 liter aquarium rondzwemmen, dan heb je waarschijnlijk meer uitdagingen dan alleen een hele flinke plantenfilter te moeten toepassen. Zwemt de Oscar vis in een 1000 liter aquarium, dan wordt het al een stuk makkelijker.

Zuurstof

In alle situaties lijkt zuurstof een belangrijk middel te zijn om water in orde te houden. Ook hier zijn planten (en algen) veel sterker dan iedere filter die je in de winkel kunt kopen.

De hoeveelheid opgeloste zuurstof is een belangrijke indicator voor waterkwaliteit (zie Biochemisch zuurstofverbruik). Door afvalstoffen te verlagen en / of de zuurstof concentratie te maximaliseren, verbeter je de leefomgeving voor dier en plant.

Doe overigens geen moeite de zuurstofconcentratie van water te meten met goedkope testmiddelen; je hebt duur spul nodig om dit accuraat vast te stellen.

Blijf scapen,
Ruud

PS. Heb je vragen of opmerkingen? Stuur me gerust een bericht:

Rhizosfeer

Anoxie en schadelijke metabolieten zijn twee van verschillende eigenaardigheden die wetland bodems kenmerken en hun bestudering zo fascinerend maken. Unieke fysiologische en anatomische aanpassingen in de wortels van wetland planten stellen hen in staat om het licht, water en voedingsstoffen die beschikbaar zijn in het wetland te benutten. De aangepaste wortels zijn omgeven door een rhizosfeer, die door zijn water, zuurstof, voedingsstoffen en fysieke bescherming een overvloed aan wetland-gespecialiseerde organismen aantrekt. Deze organismen, waaronder virussen, bacteriën en archaea (zoals N-fixers, nitrifiers en methanotrofen), schimmels (zoals mycorrhizale schimmels), protozoa en dieren, bepalen de ecologische werking van het begroeide wetland door hun interacties met de wortels, met elkaar en met hun levenloze omgeving. Verschillende van deze interacties, vooral de wereldwijd significante immobilisatie van koolstof en de uitstoot van broeikasgassen, zijn uniek voor wetlands. Het huidige overzicht benadrukt de belangrijkste kwesties en hiaten in ons begrip van de bijdrage van rhizosfeerbiota aan de ecologische werking van de wijdverspreide en wereldwijd belangrijke begroeide wetlands. Multidisciplinaire onderzoeksteams die gebruik maken van moderne technologieën en benaderingen zouden kunnen helpen deze hiaten te dichten.

Inleiding Wetland ecosystemen omvatten alle vormen van begroeide overstroomde bodems, zoals moerassen, draslanden, zoutmoerassen, veenmoerassen, veengebieden, moerassen en veenlanden. Natuurlijke wetlands en rijstvelden beslaan slechts 6% van het wereldwijde begroeide landoppervlak, maar ze dragen meer dan 10% bij aan de mondiale terrestrische primaire productie, meer dan een derde van de totale organische koolstofopslag in bodems en een derde van de wereldwijde methaan (CH4) emissies. De waarde-inschattingen van de ecosysteemfuncties en -diensten die per oppervlakte-eenheid worden geleverd, zijn 10-100 keer hoger in wetlands dan in droge land- en oceaanecosystemen; bijgevolg leveren wetlands ongeveer een kwart van de mondiale waarde van ecosysteemdiensten. Het begrip van het functioneren van deze belangrijke ecosystemen is daarom van vitaal belang. Planten en de bodembiota dragen veel bij aan de waarde van de wetlands. Planten fotosynthetiseren met hun bovengrondse organen, terwijl hun wortels en hun rhizosferen de ondergrondse productiviteit van de heterotrofe bodembiota stimuleren. Anoxie en schadelijke metabolieten (bijv. waterstofsulfide, organische zuren, ammoniak en CO2) maken de bodem van het wetland vijandig voor planten en andere organismen. Wetland planten, die tot de vroegste landplanten behoren, hebben zich aangepast aan deze omstandigheden. De planten interageren met de bodem via hun rhizosfeer, een losjes gedefinieerde regio van de bodem die de wortels omringt en door hen wordt beïnvloed. Wetland rhizosferen worden gecreëerd door de beluchting en detoxificatie van de anoxische bulkbodem door de wortels; ze zijn in wezen “oxische eiland” habitats, of niches, die de diversiteit van de heterotrofe biota van het wetland sterk vergroten. De rhizosfeerbodem is een van de drie belangrijkste onderscheidende functionele componenten van het begroeide wetland. De afmetingen van de rhizosfeer zijn vluchtig. Ze zijn enerzijds afhankelijk van het metabolisme van de plant (vooral de fotosyntheserate), zoals dat tot uiting komt in de zuurstofemissie van de wortels en de rhizodeposities (wortelafscheidingen, lysaten, slijm, dood celmateriaal en bioactieve en gasvormige verbindingen) die de nabije biota beïnvloeden. Aan de andere kant zijn deze dimensies ook afhankelijk van het metabolisme van de biota, naast de bodem en de omgevingsomstandigheden. De heterotrofe biota van het wetland bestaat uit talrijke organismen die dicht bij elkaar leven, variërend van virussen, bacteriën en schimmels tot grotere organismen. Ze vervullen tal van functies en zijn verantwoordelijk voor de processen die wetlands kenmerken, waaronder de wereldwijd belangrijke productie van broeikasgassen, vooral CO2, methaan (CH4) en distikstofmonoxide (N2O). Het begrip van het functioneren van wetlands vereist daarom een begrip van hun heterotrofe biota. Heterotrofe organismen die in de rhizosfeer van wetland planten leven in plaats van in de bulk van de overstroomde bodem, worden beloond met zuurstof, voedsel, bioactieve bescherming, substraat en onderdak, maar ze lopen het risico op predatie en ziekte door andere organismen en remming door bioactieve chemicaliën. Het wortelweefsel zelf trekt ook een veelheid aan pathogenen aan. De biota in de rhizosfeer van de wetlandplant is daarom niet alleen uniek maar ook veel dichter dan in de bulk van de overstroomde bodem. Nat oppervlakte-interfacies, vooral rhizoplanen (worteloppervlakken), zijn vaak de grootste en dominante oppervlakken van het wetland, en waar de belangrijkste microbiële processen plaatsvinden. De rhizoplane is het brandpunt van loodrechte gradiënten in de concentratie van zuurstof, toxines, voedingsstoffen en redoxpotentiaal; gradiënten zijn cruciaal voor het functioneren van wetland-ecosystemen omdat veel organismen ervan afhankelijk zijn. Gradiënten intensiveren de diversiteit en de activiteit van de biota in wetlandbodems, vergeleken met droge bodems. De complementaire processen van de planten en hun rhizosfeerorganismen dragen bij aan een veerkracht tegen verontreinigingen en dragen bij aan het bioremediërende vermogen van begroeide wetlands. Verrassend genoeg hebben minder studies het functioneren van wetlands ondergronds onderzocht, vergeleken met wetlands bovengronds. De beschikbare relevante studies, die vaak bioremediatie behandelen, hebben wetlands ondergrondse ecosystemen vaak behandeld als “black boxes” en de complexiteit van de eerder genoemde interacties ontweken. Toen we voor het eerst de beschikbare literatuur over de biota van wetland rhizospheres lazen, in het begin tot halverwege de jaren negentig, leek de informatie ons onvoldoende voor de voltooiing van dit overzicht. Dit is nu veranderd, aangezien de laatste twee decennia veel multidisciplinaire onderzoekpublicaties hebben voortgebracht die inspanningen beschrijven met verbeterde methodologieën gericht op het begrijpen van de rol van rhizosfeerbiota in het functioneren van wetlands. Deze toename van interesse kan worden geïllustreerd aan de hand van een vergelijkende enquête van het aantal publicaties dat verscheen tot 1995 en in de laatste twee decennia, over onderwerpen die ons het meest relevant lijken voor het huidige artikel, namelijk wetlands, rhizospheres en hun biota.

Het huidige artikel vat kritisch de gepubliceerde bewijzen en ideeën samen met betrekking tot de populaties, activiteiten en functies van de organismen – microbiota en kleine fauna – die specifiek geassocieerd zijn met de rhizosferen van wetland planten. Hoewel grotere dieren zoals insecten, weekdieren, vissen, vogels en zoogdieren ook interageren met de wetland rhizosfeer, vallen ze buiten de reikwijdte van dit artikel. In overeenstemming met Andrén et al. (2008), heeft deze review opzettelijk oudere en grijze literatuur opgenomen die mogelijk niet beschikbaar is of praktisch vergeten is.

Organismen en Hun Functies

Algemeen

Organismen die de biogeochemie van overstroomde bodems uitvoeren, vooral methanogenen, denitrificerende bacteriën, sulfaatreducerende bacteriën, fermenters en acetogenen, bestonden al lang voordat planten en dieren opkwamen. De planten die aanvankelijk overstroomde bodems bevolkten, waren waarschijnlijk die welke erin slaagden te leven met de heersende omstandigheden en de aanwezige biota. Een groot deel van de biota die vandaag in wetlandbodems leeft, lijkt echter geëvolueerd te zijn om gebruik te maken van de patches van rhizosfeer-niches binnen de verder ontoegankelijke overstroomde bodems. Kennelijk bevorderen de voordelen in de regimes van water, gassen, pH en voedingsstofgehalte in rhizosferen in vergelijking met de bulkbodem de verhoogde diversiteit, biomassa en activiteit in de biota van de tegenwoordige rhizosfeerbodems van wetlands.

Het gebrek aan studies die wetlandprocessen, organismen en functies integreren, is waarschijnlijk te wijten aan de neiging van de vroege wetlandspecialisten om aandacht te besteden aan een individueel organisme, een component of een proces van het wetland, gebaseerd op hun persoonlijke competentie en interesse. Gelukkig zijn er de afgelopen twee decennia meer complexe multidisciplinaire studies verschenen, vooral met micro-organismen. Deze ontwikkeling heeft enorm geprofiteerd van de vooruitgang die is geboekt in moleculaire technologieën zonder cultuur. Desalniettemin zijn studies van meervoudige-organisme interacties en processen nog steeds schaars, en daarom blijft de rol die verschillende organismen spelen in de biogeochemie van de rhizosfeer van de wetland relatief onduidelijk.

Virussen

Virussen beïnvloeden diepgaand aquatische gemeenschappen en biogeochemische cycli. Virale infectie genereert uitwisselingen van genetische informatie tussen organismen en nakomelingen van virussen, en drijft zo de evolutie van zowel de gastheer als de virale gemeenschappen aan. Virale infecties van cellen die deel uitmaken van de microbële lus – de cyclus van organische stoffen en voedingsstoffen tussen de opgeloste fase en kleine cellen, zonder dat het in de grazende voedselketen terechtkomt – decimeren essentiële organismen en omzeilen voedselwebben. Op deze manier modificeren en sturen virussen stromen van energie, organische stoffen en voedingsstoffen bij.

Aquatische virussen en hun functies zijn meer bestudeerd in wetlandbodems en water dan in rhizosferen van wetlands. De virale dichtheid in mariene sedimenten is vele malen hoger dan in marien water. De virale impact op de voedingspaden in wetlandbodems, met name in rhizosferen waar de virussen en hun doelorganismen talrijk en vermengd zijn, zou theoretisch dus ernstig moeten zijn. Dit blijft echter grotendeels onontgonnen.

De overvloed aan bodemvirussen, waarvan er veel fagen zouden kunnen zijn, is afhankelijk van de bacteriële overvloed en activiteit. Virale infectie reguleert bacteriële populaties en bemiddelt bij genoverdracht in bodems. De overvloed aan bacteriën en virussen in de rhizosfeer van terrestrische planten piekt tijdens snelle plantengroei, een dynamische situatie die zich waarschijnlijk ook in wetlands voordoet.

Fytopathogene virussen doden ook wortelcellen en gunstige rhizosfeerorganismen. Plantenwortels en rhizosfeermicroben beschermen zichzelf door zich te wapenen met antivirale middelen. Veel van de relevante kennis met betrekking tot wetlandvirussen heeft betrekking op virale pathogenen van rijst. Er zijn ook studies naar het lot van pathogene virussen die door wetlands in het afvalwater drijven, maar slechts weinig publicaties beschrijven de ‘residente’ bodemvirussen die binnen dit ecosysteem functioneren. Virussen beïnvloeden de residente bacteriële populaties in begroeide bodems onder mariene aquacultuurfaciliteiten. Vissenafval stimuleert prokaryotisch metabolisme en virale infectie, vermindert de bacteriële diversiteit, verandert de samenstelling van microbiele assemblages en beïnvloedt de activiteiten van microben en virussen in de sedimenten binnen zeegrasweiden; de interacties tussen virussen en bacteriën worden beïnvloed door het vegetatieniveau van de sedimenten, wat wijst op een betrokkenheid van de wortels.

Samenvattend zou de rhizosfeer van aquatische macrofyten, dankzij de unieke omstandigheden en biota, mogelijk een significant en toch onopgemerkt reservoir kunnen zijn van specifieke wetlandvirussen en virale effecten. Hun rol in de microbële lus en als pathogenen kan virussen cruciaal maken voor de werking van begroeide wetlands. Deze relatief recente realisatie heeft de perceptie van de biogeochemie in het wetland-ecosysteem ingrijpend veranderd.

Home superoud

Privacy by design

Natuurlijk vind ik het leuk om te monitoren of mijn artikelen worden gelezen en gewaardeerd. Maar daar heb ik geen speciale tracking software voor nodig. Wanneer en hoe een pagina wordt bezocht is zonder het plaatsen van cookies te volgen, maar dan wel volledig anoniem.

Voorts wordt bij een artikel geregeld door een bezoeker aangegeven of het artikel als (on)nuttig wordt ervaren. Meer hoef ik niet te weten. Ik ga niet anders schrijven als ik over meer informatie zou beschikken.

Bijkomend voordeel is dat ik niemand hoef te vermoeien met privacy statements and cookie notificaties.

Blijf scapen,
Ruud

Lichtcompensatiepunt

Leestijd < 1 / Laatst gewijzigd 27 juli 2024 / Auteur Ruud de Keijzer

Het lichtcompensatiepunt is een belangrijk concept in de fotosynthese van planten en speelt een sleutelrol bij hun overleving. Dit punt markeert de intensiteit van licht waarbij de snelheid van fotosynthese gelijk is aan de snelheid van ademhaling. Onder het lichtcompensatiepunt is de fotosynthese actiever dan de ademhaling, terwijl daarboven de ademhaling de overhand heeft.

In wezen geeft het lichtcompensatiepunt aan onder welke lichtintensiteit een plant net genoeg energie kan verkrijgen via fotosynthese om zichzelf te onderhouden. Bij lagere lichtniveaus kan de fotosynthese niet voldoende energie genereren, wat resulteert in een nettoverlies aan koolhydraten. Boven het lichtcompensatiepunt overtreft de fotosynthese de ademhaling, en de plant bouwt reserves op.

Blijf scapen,
Ruud

PS. Heb je vragen of opmerkingen? Stuur me gerust een bericht:

Fotosynthese en ademhaling

Leestijd < 1 / Laatst gewijzigd 27 juli 2024 / Auteur Ruud de Keijzer

Fotosynthese

Fotosynthese is het proces waarbij planten lichtenergie omzetten in chemische energie, opgeslagen in de vorm van glucose. De reactie kanals volgt worden weergegeven:

6 CO2 + 6 H2O + lichtenergie → C6H12O6 + 6 O2

Planten nemen kooldioxide (CO2) op uit de lucht en water (H2O) uit de bodem. Onder invloed van lichtenergie, met name afkomstig van de zon, wordt glucose (C6H12O6) geproduceerd, samen met zuurstof (O2) als bijproduct.

Belangrijke mineralen voor fotosynthese zijn onder andere magnesium (Mg) en ijzer (Fe). Magnesium speelt een cruciale rol bij de vorming van chlorofyl, het groene pigment dat verantwoordelijk is voor het absorberen van licht tijdens fotosynthese.

Ademhaling

Respiratie is het proces waarbij planten organische verbindingen, zoals glucose, afbreken om energie vrij te maken. De reactie kan worden weergegeven als:

C6H12O6 + 6 O2 ​→ 6 CO2 + 6 H2O + chemische energie

Dit proces vertoont overeenkomsten met de respiratie bij mensen en dieren, waarbij zuurstof wordt verbruikt en koolstofdioxide wordt uitgestoten. Planten nemen zuurstof op en geven koolstofdioxide af tijdens de respiratie.

Planten hebben continu zuurstof nodig voor respiratie. De oorsprong van deze zuurstof is een relevant vraagstuk. Het is onduidelijk in welke mate de zuurstof, gegenereerd als bijproduct van fotosynthese, wordt gebruikt voor respiratie. Planten nemen ook zuurstof op uit de omgeving, en ze staan erom bekend dat ze zuurstof uitscheiden, wat gunstig is voor microben in de bodem.

Blijf scapen,
Ruud

PS. Heb je vragen of opmerkingen? Stuur me gerust een bericht:

Aquascaping

Aquarium water

Estimative Index

Leestijd 4 minuten / Laatst gewijzigd 27 juli 2024 / Auteur Ruud de Keijzer

Met de Estimative Index (EI) methode worden aquariumplanten voorzien van een overmaat aan plantenvoeding via het water. Het doel is om planten ongelimiteerd toegang tot mineralen (voedingsstoffen) te geven.

Voor de goede orde: voedingstoffen = mineralen = nutriënten. De mineralen waar planten relatief veel behoefte aan hebben worden macro-nutriënten genoemd. De mineralen waar planten relatief weinig behoefte aan hebben worden micro-nutriënten of sporenelementen genoemd.

Plantenvoeding

Concentraties versus Ratio’s

Zeker in de teelt van gewassen wordt gewerkt met ratio’s. Het toedienen van mineralen moet in een bepaalde verhouding tot elkaar staan. Mineralen kunnen elkaar belemmeren in de opname door planten.

Voor het bemesten van planten in een aquarium wordt vaak ook met ratio’s gewerkt. En die ratio’s zijn typisch afgeleid uit de gewassenteelt.

Bij de Estimative Index wordt dit grotendeels losgelaten. In water heerst een andere dynamiek. Planten kunnen mineralen net zo makkelijk in het water via de bladeren opnemen. Maar mineralen vinden ook hun weg in de bodem, waar in een aquarium geen uitspoeling plaatsvindt. Een aquarium is immers begrenst door glas. Mineralen die zich aan andere stoffen binden, daardoor niet beschikbaar zijn voor planten, kunnen door bacteriën weer vrij worden gemaakt.

Kortom, het bemesten van planten in een aquarium is veel makkelijker dan het bemesten van gewassen op land. Daarom zijn niet de ratio’s, maar de concentraties van belang.

Actieve rol van planten

Planten geen passieve omstanders. Naast passieve opname, nemen planten ook actief mineralen op, afhankelijk van waar de behoefte ligt. Zo kunnen planten de pH waarde in de directe omgeving manipuleren, waarmee bepaalde mineralen opgenomen kunnen worden.

Daarnaast kunnen macro-nutriënten, oftewel mineralen waar relatief meer behoefte aan is (stikstof, kalium, calcium, fosfor, magnesium en zwavel), in weefsel door planten worden opgenomen.

Mineralen-tekort

Om dan te bepalen waar de behoefte in een beplant aquarium ligt is bijzonder moeilijk vast te stellen. Op het internet zijn tal van adviezen en wijzers te vinden, waarmee tekorten geïdentificeerd kunnen worden op basis van kleur, gaten en de specifieke locaties waar deze afwijkingen optreden. Ook hier geldt dat deze wijzers afgeleid zijn van gewassenteelt.

De grootste kans om succesvol een symptoom te koppelen aan een tekort, betreft bleke kleuring in nieuwe bladeren als gevolg van een ijzer-tekort. Maar het zou ook een tekort aan mangaan kunnen zijn.

Afijn, nog een reden waarom de Estimative Index een prima methode voor bemesting is.

Algen

Leidt een overmaat aan nutriënten niet tot enorm veel algen? Nee, een overmaat aan nutriënten leidt niet per definitie tot veel algen. Zichtbare algen voed je er zeker mee, maar alg controle is een kwestie van preventie. Lichtintensiteit, en waarschijnlijk ook de watertemperatuur, spelen een essentiële rol bij de ontkieming van algen. Als er dan ook veel organische stof in het water aanwezig is, dan nemen algensporen ‘het begin van de lente’ waar en zullen ze ontkiemen.

Als de Estimative Index per definitie tot algen zouden leiden, was het een vroege dood gestorven.

Waarom kunnen high energy / high tech aquaria met hoge lichtintensiteit werken? Om 2 redenen:

  • Een hoge plantendichtheid met hoofdzakelijk gezonde planten, zal de kieming van algensporen ontmoedigen (allelopathie).
  • Naast een overmaat aan mineralen is een ander kenmerk van de Estimative Index methode, de uitvoering van grote waterwissels. Dit geldt zeker voor high energy beplante aquaria, waar planten veel organische stof uitscheiden. Met de waterwissels wordt de concentratie verlaagd.

Estimative Index dosering

Estimative staat voor ‘ongeveer’. Maar wel ‘ongeveer-meer-dan-waarschijnlijk-nodig-zal-zijn’.

Dit betekent niet dat er van ieder noodzakelijk mineraal dezelfde hoeveelheid wordt gedoseerd. Op hoofdlijnen wordt er wel degelijk met een verhouding gewerkt. Planten hebben naar verhouding veel stikstof en kalium nodig en veel minder zinc en mangaan. Dan is het onzinnig om evenveel van ieder mineraal te doseren.

VerhoudingElement
1000zuurstof O, koolstof C
100waterstof H, stikstof N, kalium K
20calcium Ca, magnesium Mg, fosfor P, zwavel S
1ijzer Fe
< 1boor B, koper Cu, mangaan Mn, molybdeen Mo, zink Z, chloor Cl
Een overzicht van elementen waar planten behoefte aan hebben, weergegeven in een zeer ruwe verhouding.

Een Estimative Index dosering ziet er ongeveer als volgt uit:

  • Nitraat, NO3: 20ppm per week
  • Kalium, K: 30ppm per week
  • Fosfaat, PO4: 3ppm per week
  • Magnesium, Mg: 10ppm per week
  • IJzer, Fe: 0.5ppm per week

Ppm is een concentratie maat. Met hoeveel (mili)gram dit overeenkomt hangt van de omvang van het beplant aquarium af. En dan met name van de hoeveelheid planten. De berekening kun je vinden in het artikel plantenvoeding.

De bovengenoemde concentraties geven een indicatie. Verhoog je de nitraat concentratie wekelijks van 20 ppm naar 30 ppm, dan is dit ook prima.

Het bovenstaande lijstje is niet compleet. Het lijstje is complementair met de eerder genoemde grote waterwissel op basis van kraanwater.

In veel kraanwater zit aardig wat calcium en zwavel. En ook alle micro-nutriënten. Door de grote waterwissel komt er dus calcium en zwavel terug in het aquarium.

Sommige hobbyisten werken met zuiver(der) water. Zij vullen de overige mineralen zelf aan.

Gespreid bemesten

Bij de Estimative Index is het gebruikelijk om de verschillende mineralen niet gelijktijdig te doseren. Er wordt rekening gehouden met het feit dat mineralen elkaar op verschillende manieren in de weg kunnen zitten.

Sowieso worden de macro-nutriënten op andere dagen gedoseerd dan de micro-nutriënten.

High energy versus low energy

De EI methode wordt sterk geassocieerd met high energy / high tech beplante aquaria, maar is ook gewoon toepasbaar voor low energy / low tech. Alleen mag de dosering voor low energy aquaria lager zijn.

Een high energy aquarium kenmerkt zich door een hoge lichtintensiteit, waardoor ook CO2 gas injectie nodig zal zijn, ondersteund met mineralen.

Een high energy aquarium kan tot 10x snellere plantengroei leiden dan een low energy bak.

Als er in een low energy bak waterwissels worden uitgevoerd en er vissen rondzwemmen die zo nu en dan gevoerd worden, zullen planten al voorzien worden van mineralen. Organische (afvalstoffen) worden door bacteriën omgezet in (anorganische) mineralen.

Met wat extra stikstof, kalium en misschien ook magnesium, kun je planten gezond houden.

Blijf scapen,
Ruud

PS. Heb je vragen of opmerkingen? Stuur me gerust een bericht:

Moeilijke aquariumplanten

De meeste aquariumplanten zijn plantensoorten die in de natuur grotendeels boven water staan. Langs waterranden of in draslanden. Aquariumplanten die als moeilijk bekend staan vinden we in deze categorie terug. En sommige soorten gaat het wat makkelijker af dan andere soorten. Maar wat is dan de beperkende factor?

Het korte antwoord luidt CO2. Om dit te demonstreren heb ik begin 2024 een bak opgezet die in veel opzichten geschikt zou zijn voor de meest eenvoudige aquariumplanten:

  • het substraat bestaat uit fijn korrelig zand
  • het licht wordt verkocht als zijnde geschikt voor vissen en minder voor planten
  • de lichtintensiteit heb ik gereduceerd tot 10% van de normale output, waarmee het zelfs voor eenvoudige aquariumplanten als behoorlijk zwak kan worden aangemerkt

Met één belangrijk verschil, te weten een CO2 gas systeem.

En in de eerste fase nog een tweede verschil, namelijk het gebruik van RO water en een overdaad aan plantenvoeding (de zogenaamde Estimative Index).