Minerální složení akvarijní vody

Od té doby, kdy jsem si pořídil reverzní osmózu (doplněnou o deionizační jednotku – mixbed), jsem si s minerálním složením vody bohatě vyhrál. Jako mnozí jiní jsem si prošel obdobím, kdy jsem věřil, že relativně malé změny v množství a poměru jednotlivých složek povedou ke zřetelným rozdílům v růstu a zdraví rostlin. Ale čím více experimentů jsem provedl, tím méně jsem o tom přesvědčený.

Vůbec nezpochybňuji vědecké poznatky z učených knih. Jsou pro nás užitečným vodítkem. Jenže v praxi často obdržíme výsledky, které nejsou ve shodě s teorií. Lámal jsem si hlavu, proč tomu tak je. Je zřejmé, že do věci vstupují nějaké proměnné, které nemáme pod kontrolou. Domnívám se, že tím faktorem je mikrobiální komunita (všechny mikroskopické organismy v akváriu včetně řas).

Mikrobi jsou skutečnými vládci každého akvária. Jsou dominantními hybateli veškeré látkové přeměny a výměny. Přitom různých mikrobů je spousta a zřejmě se usazují a množí v každém akváriu v trochu jiném pořadí a s odlišnou dynamikou. A zde se hodí připomenout, že živiny, jak ten termín obvykle chápeme, jsou pouhým doplňkem toho, co živé organismy potřebují mnohem naléhavěji a v daleko větším množství – vody, kyslíku, a v případě rostlin také oxidu uhličitého. Mikrobi určují právě obsah kyslíku a oxidu uhličitého, a tedy dokáží ovlivnit životní podmínky v akváriu mnohem výrazněji než lépe či hůře namíchané minerální složení vody. Kromě toho, mikrobi podstatně ovlivňují dostupnost mnohých živin pro rostliny.

Tento poněkud pesimistický úvod pokládám za nutný k tomu, aby akvaristé od detailního ladění minerálního složení vody neočekávali příliš mnoho. Vliv jiných faktorů je silnější. Znovu a znovu vídávám v různých komunitách obrázky hynoucích rostlin provázené diskusemi, který prvek tam chybí nebo přebývá. Mnohdy to není žádná živina, nýbrž kyslík, a takový stav úpravou hnojení nespravíme. Rostliny ani ryby nemají rády nadměrné organické znečištění, které vede k přemnožení heterotrofních (= organickými látkami se živících) mikrobů, a tedy zvýšené spotřebě kyslíku. V takových případech pomáhají výměny vody za čerstvou, zlepšení proudění vody (zvyšuje obsah a zlepšuje distribuci kyslíku) a snížení krmení (ryb či jiných živočichů). Naopak filtrace bilanci neovlivní, pomůže leda jako nástroj pohybu vody. Levné čerpadlo jako „honič vody“ udělá stejnou službu.

Máme-li uvedené na paměti a uspokojivě zvládnuté, pak teprve můžeme očekávat výsledky od hledání optimálního minerálního složení akvarijní vody, aby se ryby a rostliny cítily v našem akváriu jako doma.

Základy

Pokročilí akvaristé prominou, ale mezi čtenáři Akvária jsou i začátečníci, a jim především jsou určeny následující odstavce.

Čistá voda (H₂O) bez rozpuštěných látek v přírodě neexistuje. I v poměrně čisté dešťové vodě jsou rozpuštěné přinejmenším plyny obsažené v ovzduší (nejvíce oxid uhličitý CO₂ a kyslík O₂, ale i dusík N₂, oxid siřičitý SO₂, amoniak NH₃, a další). Ve vodě odpařující se z povrchových vod (nejvíce z moří) je kupodivu obsaženo i docela dost minerálních látek. Různým epifytům (broméliím, orchidejím, kapradinám a dalším) tohle množství živin ve srážkové vodě docela postačuje k životu. V domovině mnoha tropických ryb a rostlin je např. draslík obsažený v dešťové vodě významným až dominantním zdrojem této živiny.

Prvky, které pokládáme za živiny, jsou pro živé organismy buď absolutně nezbytné – esenciální, to je užší pojetí – anebo alespoň prokazatelně prospěšné. Obvykle se za živiny nepokládají uhlík (C), vodík (H) a kyslík (O), přestože jsou to právě tyto prvky, které všechny organismy potřebují ve zdaleka největším množství. Je to proto, že v pěstitelské praxi je nedodáváme hnojením.

Akvarijní živočichové přijímají většinu živin s potravou, a to převážně v podobě organických sloučenin, to znamená látek, které předtím vytvořily rostliny nebo jiné živé organismy. Oproti tomu rostliny přijímají živiny ve formě minerální a následně z nich vytvářejí organické látky. Živiny pro rostliny tedy v zásadě nedodáváme s krmením, nýbrž v podobě minerálů rozpuštěných ve vodě.

Říkám „v zásadě“, protože ono je to trochu složitější. S krmivem dodáváme živiny v organické podobě, ale ony v původním stavu nezůstanou. Projdou trávicím traktem akvarijních živočichů, tito menší část spotřebují, větší část vyloučí. Zbytků se zmocní bakterie a další mikrobi a dochází k takzvané dekompozici, jejímž konečným produktem jsou opět minerální látky. To jsou živiny pro rostliny, a v některých případech takový zdroj může být významný. O tom se zmíním v souvislosti s jednotlivými živinami.

Rostliny nikdy nepřijímají živiny jako prvky, nýbrž ve formě rozpuštěných sloučenin. Nejčastěji jde o soli, které se při rozpouštění ve vodě rozdělují (disociují) na ionty, a to kationty a anionty. Kationtům chybí jeden nebo více elektronů, aniontům nějaké elektrony přebývají. Vypadá to jako zbytečná teorie, ale není to nic složitého a zbytečné to není. Nejlépe to pochopíme na příkladu:

Chceme do vody dodat draslík (K). Draslík jako prvek dodat nemůžeme, protože je velmi nestabilní a ve chvíli, kdy bychom kousek draslíku vložili do vody, došlo by k bouřlivé reakci s vodou, doslova k výbuchu. Musíme tedy draslík dodat ve formě nějaké sloučeniny. Draslík je kov a při disociaci vytváří kation K⁺. Vytváří tedy soli s různými anionty. V praxi se nám nabízejí chlorid (Cl^–, sůl se jmenuje chlorid draselný, KCl), síran (SO₄^2-, sůl je K₂SO₄, síran draselný) a další. Při použití solí tedy hnojíme-mineralizujeme dvěma složkami současně, kationtem a aniontem.

Nejsou to vždy jen soli, které při mineralizaci používáme. Někdy jsou to oxidy, tedy sloučeniny nějakého prvku s kyslíkem a ničím jiným (např. K₂O, oxid draselný). Další možností jsou hydroxidy, což jsou sloučeniny kovů se skupinou -OH (např. KOH, hydroxid draselný). A konečně můžeme použít kyseliny, kde místo kationtu zaujímá vodík (např. H₂SO₄, kyselina sírová). Hydroxidy a kyseliny se nedoporučují začátečníkům, protože jsou nebezpečné, a i v akváriu mohou ublížit (náhlou a výraznou změnou hodnoty pH), pokud s nimi nakládáme neopatrně.

Kolik čeho?

prvek	zn.	látkové množství	hmotnost	přijímaná forma
dusík	N	1000	1000	NH4+, NO3–, NO2–, CO(NH2)2
draslík	K	250	700	K+
vápník	Ca	125	360	Ca2+
hořčík	Mg	80	140	Mg2+
fosfor	P	60	130	H2PO4–, HPO42-
síra	S	30	70	SO42-
chlor	Cl	3	8	Cl–
bor	B	2	1,5	H3BO3
železo	Fe	2	8	Fe2+, Fe3+
mangan	Mn	1	4	Mn2+
zinek	Zn	0,3	1,4	Zn2+
měď	Cu	0,1	0,45	Cu2+
molybden	Mo	0,001	0,007	MoO42-
nikl	Ni	0,001	0,004	Ni2+

Tabulka 1. (Zpracováno podle [1])

Tato tabulka ukazuje všechny esenciální živiny a v jakém vzájemném poměru je rostliny přijímají. Máme tak například představu, že na jeden přijatý atom draslíku rostliny přijmou čtyři atomy dusíku. Anebo, pokud dáváte přednost hmotnostním jednotkám, pak na 1 gram dusíku (pozor: nikoli dusičnanů, NO₃^–, nebo amonia, NH₄⁺) rostliny současně spotřebují 0,7 gramu draslíku.

Rostlinám ani akvarijním živočichům bychom neprospěli, pokud bychom akvarijní vodu mineralizovali podle shora uvedené tabulky. Ta nám pouze říká, kolik rostliny přijímají, přesněji kolik potřebují ke zdravému růstu. Jejich potřeby ovšem nejsou úměrné tomu, v jakém množství se jednotlivé prvky v přírodě vyskytují.

O tom si uděláme představu z následujícího přehledu:

Tabulka 2. (Zpracováno podle [2])

Tabulka 2 je zpracována na základě velkého počtu empirických měření a ukazuje jakýsi celosvětový statistický průměr. Čísla v ní uvedená tedy můžeme pokládat za normální, přirozená. K obsahu živin v rostlinách (jde výlučně o vodní rostliny) poznamenávám, že se jedná o živou váhu, tedy živé rostliny, jejichž pletiva jsou z valné části vyplněna plyny (zhruba 70 % objemu) a vodou.

Dále si povšimněme, že průměrná rostlina neobsahuje živiny přesně v tom poměru, jaký udává Tabulka 1. Je to proto, že Tabulka 1 udává u každé živiny minimum nutné ke zdravému růstu. Realita je obvykle poněkud odlišná. Rozdíly mají své důvody, o kterých se zmíním u jednotlivých prvků.

K obsahu uhlíku ve vodě uvedu, že z převážné míry jde o (hydrogen)uhličitany, dále o uhlík vázaný v organických látkách (živých i neživých), a teprve v poslední řadě ve formě oxidu uhličitého (CO₂). Zdůrazňuji to proto, abych nesváděl k mýlce, že v přírodních vodách je průměrně 12 mg/l uhlíku ve formě CO₂ (což odpovídá 44 mg/l CO₂).

Velmi užitečný je pro nás poslední sloupec tabulky („poměr“). Ten je podílem obsahu prvku v živé rostlině vůči obsahu prvku v okolní vodě. Vidíme, že rostliny akumulují všechny živiny v koncentracích podstatně vyšších, než jaké jsou v jejich okolí. Ale ne ve stejné míře! Rostliny se musejí velmi starat, aby získaly potřebné množství fosforu a dusíku. Za nimi následují uhlík, křemík a draslík. Ostatní prvky jsou obvykle přítomné v dostatečném množství a jejich získání pro rostliny nepředstavuje problém.

Z toho vyplývají důležité poznatky. Rostliny jsou zvyklé na relativní nedostatek fosforu a dusíku a mají vyvinuté způsoby, často velmi důmyslné, jak se k těmto živinám dostat. Naopak, je-li těchto prvků nadbytek, vystavuje to rostliny nezvyklé situaci s potenciálně negativními následky.

Nedostatek ostatních prvků naopak zaskočí rostliny nepřipravené. Rostliny například potřebují více fosforu než síry, ale je-li síra přítomná v koncentraci podobně nízké, jaká je běžná u fosforu, rychle se projeví problémy. Rostliny jsou dobře připravené na nedostatek fosforu, ale na nedostatek síry nejsou „naučené“ – z přírody ho neznají a pokud se někde ojediněle vyskytne, většina rostlin tam nedokáže přežít.

Liší se rostliny v nárocích na obsah živin v prostředí? Určitě ano, ale je třeba chápat, co za tím vězí. Fyziologické fungování vyšších rostlin se řídí z valné části univerzálně platnými pravidly, a tudíž jejich požadavky na množství přijímaných živin jsou přibližně stejné. Významnou výjimkou je vápník, který některé jednoděložné rostliny (tzv. komelinidy, commelinids) přijímají ve výrazně nižším množství než ostatní jednoděložné a dvouděložné.

Rozdíly tedy nespočívají v nárocích na příjem, nýbrž v adaptaci k panujícím podmínkám. Např. všechny vodní a bahenní rostliny mají tu zvláštnost, že tolerují trvale anoxické (bez kyslíku) prostředí v kořenech, což má mj. značný vliv na dostupnost mnohých živin (fosfor, mikroprvky). Některé mají konkurenční výhodu ve vodách se zvýšeným obsahem dusíku, jiné naopak vyžadují nebo tolerují prostředí extrémně chudé na živiny. A pak jsou specialisté kolonizující biotopy s neobvyklým nedostatkem některých jinak běžných prvků (např. výše zmíněné síry), s neobvyklým poměrem ve skladbě kationtů (např. východoafrické a jihoafrické sodné půdy – hodně sodíku, málo vápníku), nebo s mimořádně vysokým obsahem toxických mikroprvků (měď, kobalt atd.).

V přírodě během času na každém biotopu převládnou druhy, které mají v daných podmínkách konkurenční výhodu oproti ostatním. V pěstitelských podmínkách, kde konkurenční faktor eliminují lidské zásahy, ovšem většina rostlin dokáže růst za podmínek, které můžeme pokládat za normální. Vezměme si například takové smrky a duby, které se v přírodě sotva kdy setkají, ale v botanické zahradě mohou růst vedle sebe. Podobně můžeme společně pěstovat akvarijní rostliny, pokud se vyvarujeme podmínek, které v přírodě nejsou obvyklé a které snesou jen některé z nich.

Mějme na paměti především následující:

Salinita (celková mineralizace) přírodních vod se odvíjí od množství srážek. A tak v rovníkových a boreálních pásmech je často salinita velmi nízká; vody je tam mnoho a za tisíce let už stačila rozpustit a odplavit všechny dobře rozpustné horniny. Výjimky ovšem existují. Například na Srí Lance a v Zadní Indii je mnoho vápencových lokalit a salinita různých toků i na malém území může být hodně odlišná.

Naopak nejvyšší bývá salinita v oblastech s nízkými srážkami v subtropech a suchých oblastech tropů. Je však patrné, že poměr obsažených živin zůstává víceméně stálý, ať je salinita nízká či vysoká. Výjimkou jsou bezodtoké biotopy, tedy opět aridní oblasti, a např. sodné oblasti východní Afriky.

Se salinitou souvisí i obsah velmi důležitých (hydrogen)uhličitanů. Ten totiž skoro výlučně určuje hodnotu pH vody. Hodnota pH má pro rostliny (i další živé organismy) zásadní význam, a tak zatímco mnohé minerály můžeme dávkovat poměrně volně, obsah (hydrogen)uhličitanů je kritický.

Zahradníci a farmáři rozlišují rostliny vápnomilné (preferují či tolerují zásadité půdy) a vápnostřežné (vyžadují kyselé půdy). Je to trochu zavádějící, protože rozhodující není obsah vápníku, nýbrž uhličitanů. Ve vodě, kde jsou všechny uhličitany relativně dobře rozpustné, to vidíme jasně – vápník (např. ve formě CaCl₂, chlorid vápenatý) hodnotu pH nezvyšuje, kdežto uhličitany ano (nejen uhličitan vápenatý, CaCO₃, ale i sodný, draselný, hořečnatý atd.).

Proč je hodnota pH tak důležitá? Existují vědecké práce ukazující, že uhličitany někdy rostlinám škodí samy o sobě, ale hlavní efekt spočívá ve vlivu hodnoty pH na dostupnost některých prvků. A to v první řadě železa. Získání železa je pro rostliny se zvyšujícím se pH obtížnější a vyžaduje rafinované techniky. Některé rostliny to umějí, jiné nikoli. Anebo přesněji, umějí to lépe nebo hůře. Železo ale patří mezi esenciální prvky a žádná rostlina bez železa nepřežije.

Pro nás akvaristy je podstatné, že část našich rostlin pochází z velmi vlhkých rovníkových a tropických oblastí. Přirozeně, vždyť jsou to vodní rostliny. A jak jsme uvedli o kousek výše, v takových oblastech bývá voda s nízkou salinitou, tedy i nízkým obsahem (hydrogen)uhličitanů, a tedy kyselá. Máme tedy v akváriích důležitou skupinu rostlin, která jiné než kyselé vody nezná, a tedy neumí získávat železo (a snad i některé další živiny) v zásadité vodě. Zhruba se dá říct, že tato skupina představuje tzv. „náročné“ rostliny. V běžné české vodovodní vodě obvykle nerostou.

Akvaristé to stále častěji řeší sycením vody oxidem uhličitým (snižuje hodnotu pH). Já tento způsob nepoužívám, protože se mi nelíbí, jak se taková akvária vzdalují od všeho, co je přírodní, přirozené. Účinek zvýšeného obsahu CO₂ je dalekosáhlý a mnohostranný, a důrazně upozorňuji, že mnohé z toho, co zde popisuji, funguje v hi-tech akváriích určitě jinak.

Co nám teče z kohoutku?

ukazatel	zn.	medián ČR	medián ČR
vodivost	[µS/cm]	442
hodnota pH	[pH]	7,61
		mg/l	µmol/l
sodík	Na	12,2	531
draslík	K	4,5	115
hořčík	Mg	9,595	395
vápník	Ca	68,2	1702
organický uhlík	C	1,9	158
huminové látky		2,0
minerální uhlík	HCO3–	120	1970
křemičitany	SiO32-	16	210
amonium	NH4+	0,05	2,8
dusičnany	NO3–	11,6	187
dusitany	NO2–	0,01
fosforečnany	PO43-	0,125	1,3
sírany	SO42-	75,7	788
chloridy	Cl–	24,0	677
bor	B	0,05	4,6
železo	Fe	0,05	0,9
mangan	Mn	0,015	0,27
zinek	Zn	0,07	1,07
měď	Cu	0,005	0,08
nikl	Ni	0,002	0,03

Tabulka 3. (Zdroje dat: [3],[4])

Jaké jsou charakteristické znaky takové „průměrné“ české vodovodní vody? Tak předně, salinita je vysoká a voda je dost tvrdá. To by mnohým rostlinám ani tak nevadilo (u ryb je to často jiné), ale co určitě vadí většině druhů, to je vysoký obsah uhličitanů a hodnota pH vyšší než 7. Dále si povšimněme nepřirozeně vysokého obsahu dusíku (dusičnanů) a fosforu. Dusičnany prakticky nejsou jedovaté, v tom ohledu není důvod ke znepokojení, ale mají i jiné, méně nápadné účinky, o nichž se ještě zmíním.

Přejděme k mikroprvkům. Všeobecně je jich dost, až nadbytek (a to platí i pro české měkké vody). Výjimkami jsou železo a mangan, které se v úpravnách vod cíleně odstraňují. Se železem tedy budeme mít starost skoro vždy. Pak je tu otázka zinku. Tento prvek je ve všech tuzemských vodách obsažený v míře pro člověka neškodné, takže se jeho obsah v pitné vodě nesnižuje, ba ani nesleduje. Jenže pro vodní organismy je zinek jedovatý už v mnohem nižších koncentracích, od desetin mg/l. Možná řeknete, že o otravě zinkem v akváriích jste v životě neslyšeli. Na to namítnu, že pokud k nějakým došlo, sotva byl zinek odhalen jako viník. Ještě více toxické jsou měď a nikl. Projevy otravy jsou nespecifické a bez detailní analýzy vody její příčinu určitě nezjistíme.

Poměrně značný bývá obsah boru. Rostliny i ryby tento prvek snášejí docela dobře, pro bakterie je ale velmi jedovatý. Obsah boru ve vodě tedy určitě má nějaký vliv na stav mikrobiální komunity v akváriu. Netvrdím, že by bakterie přímo vyvraždil, ale ovlivňuje míru reprodukce, a to – ve spojení s dalšími faktory – může vést k problematickým situacím.

Obecně k mikroprvkům tolik: Až na železo (a možná mangan) je jich ve většině pitných vod dostatečné množství až nadbytek. Další dodáme s krmením ryb, jako nečistoty běžných laboratorních chemikálií, důležitým zdrojem je i pyl atd. Doporučuji proto neželeznými mikroprvky nehnojit, dokud nezjistíme potíže, které s nedostatkem některého mikroprvku určitě souvisejí. Přitom z vlastní praxe vím, že co vypadá jako projev nedostatku některého z neželezných mikroprvků, je často způsobeno něčím jiným. A i u neželezných kovů platí, že hodnota pH ovlivňuje jejich dostupnost mnohem více než jejich množství jako takové.

Pochopitelně, používáte-li vodu z reverzní osmózy, situace je poněkud jiná. Ale i v takovém případě není nutno hnojit přinejmenším niklem a molybdenem.

Používání směsí mikroprvků je stejně tak běžné jako nerozumné. Zatímco nedostatek železa je normální a je třeba je stále doplňovat, nedostatek ostatních mikroprvků je vzácný a hrozí spíše jejich nadbytek spojený s toxickými účinky.

Redoxní kaskáda

O redoxní kaskádě jsem psal podrobněji v článku uveřejněném v Akváriu č. 42. Vřele doporučuji si ho znovu přečíst, pokud nemáte problematiku takříkajíc v malíčku.

Princip redoxní kaskády spočívá v tom, že mikrobi respirují látky v tom pořadí, jak je taková respirace energeticky výhodná. Nejlepší je kyslík (O₂), potom dusičnany (NO₃^–), dále čtyřmocný mangan (Mn⁴⁺), trojmocné železo (Fe³⁺) a sírany (SO₄^2-). Poslední je methanogeneze, ale tu protentokrát pomiňme. Jak se vzrůstající hloubkou sedimentu ubývá kyslíku, bakterie přecházejí na respiraci dusičnanů; když o něco hlouběji dojdou dusičnany, je řada na manganu a železu, a nakonec jsou redukovány sírany. Každý z těch stupňů redoxní kaskády má nezastupitelný význam pro látkovou přeměnu. Různé prvky jsou redukovány nebo oxidovány a následkem toho vstupují do dalších reakcí. Výsledkem je kompletní koloběh prvků mezi stádii, kdy jsou nerozpustné, a tedy nedostupné, a rozpuštěné.

V přírodních vodách je málo dusičnanů a pásmo jejich respirace je tenké. Naopak železa je zpravidla spousta, a to převážně v nerozpustné podobě. Přítomnost železa a jeho redukce jsou velmi důležité, a to z následujících důvodů:

• Pouze redukované železo je zdrojem tzv. dostupného, rozpuštěného železa, které mohou rostliny přijímat.

• Redukcí železa dochází k rozpuštění fosforečnanu železitého (FePO₄), hlavní „pasti“ na fosfor v přírodě i akváriích.

• V tomto pásmu dochází i k rozpouštění fosforečnanů ve vazbě s dalšími kovy (Ca, Mn, Zn, Cu, Ni aj.).

• Další důležitou funkcí tohoto pásma je neutralizace sulfanu (H₂S) vznikajícího o patro hlouběji, v oblasti redukce-respirace síranů (SO₄^2-). Vzniká černý sulfid železa (FeS, Fe₂S₃), velmi špatně rozpustný a neškodný. (Pravda, cenou za tuhle ochranu před toxickým sulfanem je to, že železo vázané v sulfidech je pro rostliny prakticky ztracené.)

Naše akvária se liší od tohoto přirozeného stavu vysokým obsahem dusičnanů a fosforečnanů, a to ve spojení s nízkým obsahem železa v substrátu. Znamená to, že oblast redukce dusičnanů je mohutná, k redukci železa dochází ve větší hloubce a v nedostatečné míře, a železo chybí jako bariéra proti pronikání sulfanu do vyšších pater substrátu – až teprve v kontaktu s kyslíkem je sulfan oxidován, ovšem kořeny rostlin jsou převážně níže, v anoxické oblasti. Omezené je i rozpouštění fosforečných solí s přechodnými kovy, takže fosfor i dané mikroprvky zůstávají v nedostupné podobě.

Jaké jsou následky této abnormality? Ten nejhorší – nadměrnou tvorbu a uvolňování sulfanu – akvaristé zpravidla zvládají dobře. Nemají akvária přerybněná, nepřekrmují a dbají o dobrý obsah kyslíku ve vodním sloupci. Pronikne-li ale sulfan ke kořenům rostlin, tyto špatně koření a tzv. odehnívají odspoda, a tento projev už nacházíme v akváriích častěji. (Často bývá akvaristy spojován spíše s výskytem amoniaku, ale je to zřejmě omyl, přinejmenším v kyselé vodě.)

Zato další následky jsou tak běžné, že ani nejsou považovány za nenormální. A to zejména při spojení čistého křemičitého písku v substrátu s mohutnými filtry. Nadbytek fosforečnanů ve vodním sloupci způsobuje jejich rychlou reakci s přechodnými kovy. Částečky takto vzniklých nerozpustných fosforečnanů se hromadí ve filtrech, kde se nikdy nedočkají redukce, tedy rozpuštění. V substrátu to není o mnoho lepší, protože mikrobi respirují dusičnany a o respiraci železa mají zájem pramalý. Akvaristé reagují dalším zvýšením obsahu fosforečnanů a zejména kovových mikroprvků; nezřídka používají cheláty, které tvorbu nerozpustných sloučenin zpomalují.

Za normálních okolností se nemusí stát nic horšího, než že to stojí peníze. Ale pokud se v akváriu nějak změní situace, například sníží obsah kyslíku, vázané fosforečnany a mikroprvky se mohou uvolnit a způsobit kalamitu (např. invazi řas) či přímo otravu. Ta opět zůstane velmi pravděpodobně neodhalena, protože pokles obsahu kyslíku je sám o sobě zřejmou katastrofou a sotva koho napadne, že k úhynu našich rybek přispěla například uvolněná měď.

Připouštím, že shora uvedené je do jisté míry spekulací. Pokud vím, nikdo se těmito otázkami odborně nezabýval. V přírodě ani ve znečištěných vodách nenacházíme např. taková kvanta dusíku, jaká jsou běžná v akváriích, takže ekologové takové podmínky nezkoumají. A kromě všeobecně rozšířeného nadměrného hnojení mikroprvky nemáme důkazy, že deformovaný redoxní systém skutečně našim akváriím škodí. Snad se dočkáme vysvětlení, a hlavně empirických výzkumů fundovanějších, než si my amatéři můžeme dovolit.

Z vlastní praxe mohu pouze konstatovat, že je-li obsah dusíku a fosforu nízký a voda kyselá (s minimem uhličitanů, které také tvoří nerozpustné sloučeniny s kovovými mikroprvky), nepotřebujeme cheláty a neželezné mikroprvky je možno dávkovat proklatě nízko.

V akváriích se sycením CO₂ může být voda kyselá i při značném obsahu (hydrogen)uhličitanů, a tehdy mohou kovové mikroprvky vytvářet špatně rozpustné uhličitany (FeCO₃, MnCO₃ aj.) a dále tak zhoršovat dostupnost mikroprvků. I když sám CO₂ nepřidávám, tento negativní vliv uhličitanů jsem bezpečně ověřil, a hodnota pH přitom vůbec nemusela překročit 6,0! Nejspíš i proto hi-tech akvária velmi často trpí nedostatkem (čili nedostupností) mikroprvků.

Dusík

Rostliny přijímají dusík v množství větším než všechny ostatní esenciální prvky dohromady. Dusík je tedy jakýmsi tahounem růstu. Je-li přítomen v přírodním, tedy nízkém množství, rostliny zpravidla rostou normálně. Příjem ostatních prvků bez problémů přizpůsobí příjmu dusíku.

V akváriích ale bývá dusíku (a fosforu) často nadbytek. Dochází k tomu, že rostliny přijmou spoustu dusíku a „chtějí“ rychle růst, ale příjem dalších prvků může váznout. Tento fakt je podle mého soudu příčinou, proč v akváriích s nadbytkem dusíku rostliny dosti často trpí růstovými poruchami z relativního nedostatku různých prvků.

Opět hovořím z vlastní zkušenosti, že pokud je obsah dusíku poměrně nízký – i když vyšší než v přírodě, řekněme okolo 1 mg/l NO₃^– – k růstovým poruchám dochází vzácně.

Právě v souvislosti s dusíkem si můžeme položit otázku, zda si přejeme rychlý, nebo pomalý růst rostlin. Osobně se spokojuji s pomalejším růstem. Nemám žádné potěšení ze stavu, kdy musím každý týden množství zeleně v akváriu redukovat a všelijak upravovat. Pomalý růst mi vadí pouze v případech, kdy mám s nějakou rostlinou problémy, takže mi rychleji umírá, než přirůstá. Zvýšené dávky dusíku ale v takových případech stejně málokdy pomohou. Podle mé zkušenosti dusík v dávce nad 32 µmol/l (= 2 mg/l NO₃^–) už ke zrychlenému růstu nevede; tam už se zřejmě stává limitním světlo a/nebo CO₂. Chceme-li tedy mít krásné rostliny, máme na výběr dvě strategie: buď urychlit růst sycením CO₂, anebo zpomalit umírání celkovým zlepšováním podmínek. Druhou cestu pokládám za náročnější a zábavnější.

Rostliny přijímají dusík jako kation (NH₄⁺, amonium) nebo anion (NO₃^–, dusičnan). Agronomická a botanická literatura je bohatá na práce popisující výhody a nevýhody příjmu dusíku v té či oné podobě i preference různých druhů pro jednu či druhou. Trochu jsem to zkoumal a domnívám se, že se tím nemusíme moc zabývat. Několik málo druhů (Mayaca, Blyxa) snad preferuje amonium, ale většina z těch, které jsem zkoušel, rostla stejně dobře tak i tak. Pravděpodobné je, že v akváriích jsou vždy přítomny obě formy, i když výrazná převaha dusičnanů je dosti obvyklá v případech, kdy je na ně bohatá již vstupní voda.

V akváriích bez ryb hnojím amoniem. V akváriích s rybí osádkou koloběh také začíná amoniem, které vylučují ryby. To pak prochází nitrifikací, kdy bakterie přeměňují amonium na dusičnan. Nitrifikace současně vodu okyseluje, což je vesměs vítané.

Amonium se zdržuje převážně v substrátu, kdežto dusičnany na površích neadsorbují a unikají z místa nitrifikace do vodního sloupce. Při výměnách vody za čistou tedy jejich koncentraci snižujeme. Dalším zdrojem ztrát dusíku je denitrifikace, kdy jsou dusičnany redukovány až na plynný dusík, pro vodní organismy neužitečný a unikající do ovzduší. Existuje ještě proces zvaný disimilační redukce dusičnanů na amonium (DRNA), také provozovaný bakteriemi a také běžný v přírodě a zřejmě i v akváriích. Lze tedy říct, že ať děláme, co děláme, v akváriu jsou vždy přítomné obě formy dusíku.

Jsem si jistý, že v mnoha případech dusík dodaný s krmivem pro ryby rostlinám docela stačí.

Fosfor

Nedostatek fosforu je plíživý zabiják. U akvarijních rostlin jsem nikdy nepozoroval příznak nedostatku fosforu popisovaný v agronomické literatuře – nápadně sytě zelené zbarvení listů. Spíše bych doporučil si všímat jiných příznaků kritického nedostatku fosforu v akváriu: zmizí veškeré řasy a voda je nápadně čirá (protože se výrazně sníží množství planktonních řas a bakterií). Teprve později a znenáhla si všimneme, že rostliny nerostou a pomalu hynou.

Fosfor je v přírodě vždy ve velkém nedostatku. Kdekoli se nějaký vyskytne, rychle se jej zmocní přítomné organismy. Bakterie a řasy dokáží akumulovat fosfor v množství mnohonásobně přesahujícím jejich potřebu, v menší míře to umějí i vyšší rostliny. Je to zřejmá adaptace na životní podmínky v přírodě, kde fosfor občas úplně chybí.

Chemie a biochemie fosforu je mimořádně komplikovaná. Vzácný fosfor rychle prochází přeměnami z minerálních sloučenin do organických a zpět. Z velké většiny se tak děje v substrátu. Tam se střídá oxidační prostředí s redukčním a sídlí tam většina mikrobů pomáhajících koloběh fosforu udržovat v chodu. Horší je, když fosforečnany nasaje kanystrový filtr; tam bývá prostředí převážně oxidační a nerozpustné fosforečnany se tam mohou hromadit v podobě hnědého prášku.

Tak jako v případě dusíku, krmivo ryb obsahuje významné množství fosforu. Protože však bilance fosforu v akváriu je ovlivněna mnoha proměnnými, není snadné říct, zda to k výživě rostlin postačuje. Koncentrace fosforečnanů ve vodním sloupci je často pod hranicí měřitelnosti, ale to ještě zdaleka nemusí znamenat, že v akváriu je fosforu nedostatek. Výrazná většina je vždy v substrátu.

Skutečný nedostatek fosforu je v akváriích výjimkou. Na rozdíl od dusíku, jehož obsah v akváriu může klesat denitrifikací, fosfor zůstává převážně vázaný v substrátu a nemá jinou cestu úniku ze systému než s prostřihem rostlin a eventuální depozicí ve filtru. S výměnami vody odstraníme jen relativně nevýznamné množství fosforu vázaného v planktonních bakteriích a řasách. V dlouhodobě zavedených akváriích občas hnojení fosforem vynechám, třeba i několik týdnů, bez negativních následků. Někdy ustoupí řasy.

V akváriích bez ryb dávkuji fosfor a dusík v poměru 1 : 16 (v látkovém množství). Typicky při výměnách vody s novou vodou dodávám 1 µmol/l (0,1 mg/l) fosforečnanů a 16 µmol/l (0,29 mg/l) amonia (což odpovídá 1 mg/l dusičnanů).

Ze svých pozorování nemohu potvrdit, že nadbytek fosforu a/nebo dusíku (včetně amonia) rostlinám viditelně škodí. Ani růst řas se nezdá být úměrný množství živin. Řasám zřejmě stačí i velmi nízký obsah živin. Teprve kritický nedostatek fosforu vede k jejich zmizení (ale je třeba pamatovat na to, že např. stélky ruduch zůstávají nerozložené i řadu týdnů po jejich smrti).

Vápník

Vápník přijímají v největším množství dvouděložné rostliny. V jejich starších listech se vápník může hromadit v nadbytečném množství bez újmy na zdraví rostlin. Proto je při analýzách často zjištěn obsah vápníku v rostlinách o hodně vyšší, než odpovídá jejich fyziologickým potřebám.

Vápník je důležitou součástí buněčných stěn, a je tam snadno nahrazován jinými kationty. Z toho důvodu je důležité, aby vápník byl ve vodě neustále v relativním nadbytku vůči ostatním kovovým kationtům, a také vůči vodíkovému kationtu (H⁺). Potřeba relativního nadbytku vápníku tedy narůstá s kyselostí vody (tj. koncentrací H⁺).

V praxi může být chybou nadměrné hnojení dusičnanem draselným (KNO₃), zejména v měkké vodě (= málo Ca). I když rostliny potřebují značné množství draslíku, nikdy by ho nemělo být ve vodě více než vápníku.

Hořčík

Hořčík je klíčovým prvkem chlorofylu, a tedy fotosyntetického aparátu všech rostlin. Protože může nahrazovat vápník ve vazbách, kde má vápník zůstat, není dobré, když je hořčík v převaze nad vápníkem. Poměr Mg : Ca by měl být nejlépe někde mezi 1 : 2 až 1 : 4 (v látkovém množství).

Nadbytek hořčíku může omezovat příjem manganu.

Draslík

Mezi esenciálními živinami stojí draslík na druhém místě za dusíkem, pokud jde o množství, které rostliny potřebují. Poměr N : K bývá v rostlinách okolo 4 : 1 (v látkovém množství). Za normálních okolností, kdy je dusík (s fosforem) limitní živinou, by draslíku nemělo být ve vodě méně, než odpovídá uvedenému poměru; tím by se stal limitním draslík, a to není normální stav. Může ho však být více, i výrazně více. Držíme se tedy poměru (látkového) N : P : K = 16 : 1 : 4 či více.

V kontrastu k fosforu a amonnému dusíku, draslík se téměř nezdržuje v nerozpustných sloučeninách a nemá tendenci adsorbovat na jiných látkách v substrátu. V substrátu se tedy nehromadí a s každou výměnou např. 50 % vody vyměníme i téměř 50 % draslíku. S tím souvisí i předpoklad, že nemůžeme spoléhat na dodávky draslíku s krmením ryb.

Důležitý je poměr draslíku s ostatními kovovými kationty. Normálním stavem je, že draslíku je v roztoku nejméně. Rostliny jsou tomu přizpůsobené a umějí draslík přijímat přednostně před ostatními. Naopak je-li draslíku příliš, příjem hořčíku a vápníku může váznout. Mám dobře vyzkoušené poměry (látkové) K : Mg : Ca od 1 : 2 : 4 po zhruba 1 : 5 : 10.

Akvaristé obvykle draslíkem přehnojují a říkají si tím o růstové poruchy. Naopak nedostatek draslíku nastává podle mého soudu v akváriích dost zřídka. Rostliny si jej dokáží najít i při nízkých koncentracích a zřejmě s ním umějí dobře hospodařit. Mají specializované receptory (transportéry) pro draslík a nadbytek vápníku či hořčíku by jejich účinnost neměl ovlivňovat. Často popisované dírky v listech skoro nikdy nejsou projevem nedostatku draslíku.

Sodík

Existuje skupina rostlin, pro které je sodík esenciální živinou, ale tato potřeba je nízká, spíš na úrovni mikroprvků. Jinak má sodík dva významy. Jednak v některých funkcích může u rostlin zastupovat draslík. Různé druhy rostlin tuhle náhradu přijímají více či méně ochotně. A dále sodík vstupuje do celkové bilance kovových (Na⁺, K⁺, Mg²⁺, Ca²⁺) a nekovových (H⁺, NH₄⁺) kationtů.

Z uvedených rostliny přijímají přednostně amonium. Je to logické – dusík potřebují nejvíce a v prostředí je ho zpravidla nejméně. Přijímají-li rostliny dusík převážně v amonné formě, klesá příjem ostatních kationtů, zejména draslíku. Naopak nadbytek draslíku příjem amonia neomezuje a příjem dusičnanů stimuluje.

Na druhém místě za amoniem v pořadí priorit je draslík. Sodík je chemicky podobný draslíku a v přírodě je ho zpravidla více než draslíku. Vodním rostlinám to v rozumné míře nevadí, umějí bez velké námahy vyměňovat sodík za draslík podle potřeby. Ale může se stát, že sodík společně s draslíkem omezí příjem hořčíku a zejména vápníku. Proto bychom měli sledovat i celkový poměr jednomocných (Na⁺ a K⁺) kationtů ku dvojmocným (Mg²⁺, Ca²⁺). Druhých by mělo být více, v poměru k prvním asi 2 : 1 nebo i vyšším.

Léčíme-li nějakou chorobu kuchyňskou solí (NaCl), dodáme do vody enormní množství sodíku. Rostliny vždy reagují negativně. Ihned po skončení léčby je tedy nutné výměnami vody tuto nerovnováhu odstranit. Sodík příliš neadsorbuje v substrátu, takže výměny vody k jeho odstranění jsou účinné.

Sodík je možné při mineralizaci úplně vynechat. Udělal jsem to mnohokrát a nepozoroval jsem negativní vliv na rostliny. Věda ale zná druhy, kterým přítomnost sodíku prokazatelně prospívá. Je možné, že takové druhy jsou i mezi akvarijními rostlinami (Ammannia?). Pravděpodobně i akvarijní živočichové a mikrobi sodík v prostředí víceméně očekávají a někteří snad i vyžadují. A tak je asi rozumné nějaký ten sodík v akvarijní vodě mít.

Sírany a chloridy

Minerály se ve vodě vyskytují převážně ve formě rozpuštěných solí a existuje (přibližná) rovnováha v zastoupení kationtů a aniontů. Dosud jsme hovořili hlavně o kationtech (Na⁺, K⁺, Mg²⁺, Ca²⁺) a nyní je řada na aniontech, které při mineralizaci s kationty párujeme. Nejpřirozenější volbou – vedle uhličitanů – jsou sírany (SO₄^2-) a chloridy (Cl^–).

Někdy se diskutuje, který z těchto aniontů je pro akvárium vhodnější. Tak např. Diana Walstad ve své knize varuje před sírany, protože existuje nebezpečí jejich redukce na sulfan. To je hloupost. Sírany vždy v akváriu musejí být a jejich redukce v hloubi substrátu je normální. Co není normální, to je proniknutí sulfanu vzhůru až do vodního sloupce. Už jsem popisoval, jak tomu čelit – především dobrým okysličením vody a nepřekrmováním. Paní Walstad ovšem provozuje a doporučuje pravý opak, a tak se nelze divit, má-li se sulfanem problémy.

Naopak, v jedné diskusi mě zhurta napadl jiný uživatel, že akvaristé s velkým A vždy dávají síranům přednost, protože chloridy zvyšují osmotický tlak (což vadí zejména při množení některých ryb). I to je hloupost. Osmotický tlak zvyšují sírany, chloridy, i další ionty stejně, úměrně jejich látkovému množství.

Sírany a chloridy jsou v přírodě prakticky všudypřítomné, a to v množství víceméně úměrném celkové salinitě vody. Ve sladkých vodách bývá přibližně stejně (v látkovém množství) jedněch i druhých. Různé organismy dávají přednost různé úrovni salinity, ale v literatuře jsem nenalezl a v praxi nepozoroval žádné pro nás relevantní známky, že sírany jsou lepší než chloridy či naopak. Možná na tom záleží v případě některých vzácných ryb-specialistů. V mořské a brakické vodě rozhodně převažují chloridy.

Příliš nízké koncentrace síranů mohou vést k nedostatku síry u rostlin. Chloridy jsou zase dobrou ochranou ryb proti otravě dusitany. Máme tedy dobré důvody mít ve vodě obojí.

K přibližně stejnému zastoupení síranů a chloridů v praxi pohodlně dospějeme tak, že vápník dávkujeme jako chlorid (CaCl₂), protože síran vápenatý je špatně rozpustný, a hořčík, sodík, draslík, ev. amonium dodáme jako sírany.

Křemičitany

Křemík není pro vyšší rostliny esenciálním prvkem. Je však ve formě různých křemičitanů (SiO₃^2-) a hydratovaného křemene (SiO₂·nH₂O) obsažený skoro v každé přírodní i vodovodní vodě a rostliny jej přijímají ve značném množství. Křemík nemá v rostlinách fyziologickou funkci, ale rostliny jím rády impregnují svá strukturální pletiva. Hlavní význam spočívá ve zlepšené ochraně rostlin proti spásání a různým chorobám a parazitům. Křemík má zřejmě větší význam pro nižší rostliny a jednoděložné než pro dvouděložné rostliny.

Podle Pittera rozpuštěné křemičitany pomáhají udržet vyšší koncentraci dostupného železa ve vodě.

Experimentoval jsem s hnojením křemičitany a prokazatelné výsledky jsem nezaznamenal. Snad jen stolístky (Myriophyllum) vypadaly robustněji, ale bez záruky, může jít o shodu okolností. Eventuální zvýšenou odolnost proti chorobám zřejmě nemůžeme rozpoznat, aniž bychom provedli technicky náročné experimenty.

Nezjistil jsem ani, že by zvýšený obsah křemičitanů vyvolal růst rozsivek. Výskyt rozsivek v čerstvě založených akváriích a jejich pozdější zmizení zřejmě příliš nesouvisí s dostatkem či nedostatkem křemičitanů ve vodě, nýbrž se slabou schopností rozsivek konkurovat jiným řasám a mikrobům, které se rozmnoží s určitým zpožděním.

Uhličitany

Při mineralizaci vody platí, že čím více uhličitanů (CO₃^2-) a hydrogenuhličitanů (HCO₃^–), tím vyšší výsledná hodnota pH. Ve většině případů chceme mít vodu kyselou (hodnota pH < 7) a uhličitany nedávkujeme. Stává se ale, že při kontrole hodnoty pH zjistíme, že voda je nadmíru kyselá, zhruba pod pH = 5,0. Viníkem je zpravidla nitrifikace, která vodu okyseluje. Tehdy to řeším tak, že při výměně vody namísto (části) chloridu vápenatého (CaCl₂) dávkuji stejné látkové množství uhličitanu vápenatého (CaCO₃). Funguje to dobře, hodnota pH se mírně zvýší, ale někdy se po takové akci na rostlinách projeví nedostatek železa (jak jsem popsal výše).

Uhličitan vápenatý je špatně rozpustný a není možné připravit zásobní roztok. Ale to nevadí, protože je možno připravit zásobní suspenzi – prachové částečky uhličitanu nejsou ve vodě rozpuštěné, ale rozptýlené. Vypadá to jako mléko. Částečky se časem usazují, a tak před aplikací lahvičkou řádně zaštěrchám a suspenzi dávkuji pipetou jako ostatní chemikálie. V akváriu uhličitan vápenatý vytvoří bílou mlhu, zcela neškodnou, která se během pár hodin bezezbytku rozpustí.

Akvaristé někdy varují, že voda bez uhličitanů je nestabilní, ve smyslu hodnoty pH. Není to tak zlé, ale hlavně platí, že pokud ryby vyžadují vodu kyselou, hodnoty pH mezi 4,5 až 6,5 snášejí bez újmy. Totéž platí o rostlinách. Uvědomme si, že i v přírodě v takových měkkých a kyselých vodách hodnota pH často kolísá v tomto rozmezí během dne i vlivem počasí.

Některé ryby (např. východoafrické cichlidy, mnohé živorodky aj.) ovšem zásaditou vodu vyžadují. Pak musíme výběr rostlin omezit na druhy, které takové prostředí snášejí. Je jich docela dost, jsou to vesměs tzv. „odolné“ rostliny.

Existují akvarijní rostliny, které zásaditou vodu potřebují, anebo v ní alespoň rostou lépe? I když jsem nakloněný tomu věřit, zatím jsem v praxi takový druh nenalezl. Připouštím, že s pěstováním některých druhů nejsem úspěšný, ale zvýšení hodnoty pH nad neutrální mez moje problémy nikdy nevyřešilo. Příčina neúspěchu je tedy v něčem jiném.

Zato jsem v řadě případů ověřil, že rostliny všeobecně pokládané za milovníky zásaditých (a tvrdých) vod rostou velmi dobře i ve vodě měkké a výrazně kyselé (pH ≈ 5). Kromě toho zřejmě existují druhy, které v silněji kyselé vodě (pH < 6) rostou o poznání lépe než ve vodě jen mírně kyselé.

Železo

Podle Wetzela vodní rostliny přijímají železo v množství asi o řád vyšším než rostliny terestrické. Příčinu ani fyziologický význam tohoto jevu jsem v literatuře nenašel. Faktem je, že pravidelné hnojení železem je v akváriích takřka neměnnou nezbytností.

Moje experimenty ukazují, že dostupnost železa klesá nejen s vyšší hodnotou pH, ale i s celkovou salinitou vody, tzn. ve vodě kyselé, bez uhličitanů, ale bohatěji mineralizované (zhruba od 5 °dGH). O příčinách nebudu spekulovat, nápadů je mnoho, důkazy žádné.

Nedostatku železa můžeme významně, i když ne vždy úplně předejít tím, že při zakládání akvária do spodní vrstvy substrátu přidáme práškový oxid železitý (Fe₂O₃). Poslouží i železné hřebíky (pozor na ty pozinkované či jinak vylepšené). Výše jsem popsal, proč je bohatá přítomnost železa v substrátu přínosná. A není na tom nic nepřirozeného; železo je prvek v přírodě běžný a na většině biotopů je ho spousta.

Železo může být pro ryby a rostliny škodlivé, ale jen za určitých nepříznivých okolností. Ty mají společný prvek – nedostatek kyslíku ve vodním sloupci.

Pro běžné hnojení železem se mi osvědčuje obyčejný chlorid železitý (FeCl₃). Umělé cheláty nepoužívám, není to přirozené ani nutné. Přijímám za dané, že mnohé rostliny v zásadité vodě prostě nepřežijí a nesnažím se to změnit umělými prostředky. Současně situaci nezhoršuji filtrací ani vysokým obsahem dusičnanů a fosforečnanů.

Poslední dobou jsem si oblíbil Bacopa salzmannii ‘Purple’ jako rostlinu výborně signalizující nedostatek železa. Krásné fialové zbarvení listů u tohoto druhu příliš nezávisí na osvětlení, nýbrž především na dostatku dostupného železa.

Ostatní mikroprvky

Nedostatek dostupného železa je běžná věc, ale nijak nesouvisí s dostatkem či nedostatkem ostatních mikroprvků. Proto znovu upozorňuji, že používat směsi mikroprvků – a tedy dávkovat je všechny, kdykoli je třeba dodat železo – je nerozumné.

Zaznamenal jsem vzácně projevy nedostatku manganu, ale prokazatelný nedostatek ostatních mikroprvků jsem neviděl nikdy. V krmivech pro ryby je jich spousta. Rostou-li řasy, je to bezpečnou známkou, že mikroprvků je dost ve vodním sloupci, tím spíše pak v substrátu, kde se většinou hromadí.

Niklem a molybdenem nehnojím nikdy.

Prameny:

[1] Marschner P. et al. (2012): Marschner’s Mineral Nutrition of Higher Plants, Third Edition. Academic Press. [2] Wetzel, R. (2001): Limnology. Lake and River Ecosystems. 3rd edition. Academic Press. [3] Zpráva o kvalitě pitné vody v ČR za rok 2022. Státní zdravotní ústav, Praha, 2023. [4] Pitter, P. (2015): Hydrochemie, 5. vydání. Vysoká škola chemicko-technologická v Praze.