פורטל אקווה פורומים מגזין אקווה AquaDex
מאמר מקורי

מצע באקווריום צמחיה- מבט לעומק

מאמר יסודי על אופן הכנתו ופעולתו של מצע הצמחייה מאת מאסטרו אייל כהן,

רק תהנו:


מצע באקווריום צמחיה- מבט לעומק

 

הקדמה:

בבואנו ליצור אקווריום צמחייה מסיבי (מעל 70% מהמצע שתול) עלינו לשים דגש רב על בחירת המצע המתאים ולהבין לעומק כיצד הצמחים משתמשים בו לצרכיהם. כידוע לנו, הצמחים חורשים במצע עם שורשיהם ומתבססים בו היטב. עם שורשים אלו הם מחלצים את תוצרי המזון הנדרשים להם. מצע דק מספק שטח פנים גדול יותר לגדילת בקטריות ומאפשר טוב יותר את פירוקם של חומרים אורגניים שונים המספקים בהתפרקותם תוצרי מזון לצמחים. הבנת התהליכים המתרחשים במצע תסייע בידינו ביצירת תנאי חיים טובים יותר לצמחים ולדגים ותגביר את יכולתנו לטיפול בבעיות הנוצרות מעת לעת.





המצע בטבע ובאקווריום:

באזורי המחיה הטבעיים של הצמחים, בנהרות ובנחלים, סוגי המצע משתנים בהתאם לתנאים הסביבתיים והגיאולוגיים של כל אזור מחיה. ניתן למצוא באזורים אלו מצעי חול, בוץ או חצץ. נקודה חשובה להדגיש היא העובדה כי במרבית האזורים הטבעיים המצע בד"כ חם יותר מכלל המים מעל למצע. מצב זה מתרחש עקב העובדה כי החום מן השמש נספג במצע ונשמר על ידו. שורשי הצמח משגשגים בסביבה חמה זו של המצע. חום זה במצע יוצר זרמים מוליכי חום המסייעים בשחרור ושינוע תוצרי מזון בסביבת המצע לצריכת השורשים.



מכניזם הפעולה של שינוע תוצרי מזון אלו נעוץ בחום העודף של המצע על פני המים: זרמי המים העדינים הנוצרים כתוצאה מהבדלי הטמפרטורות מובילים מים לאט ובאופן רציף למטה דרך המצע וחזרה למעלה אל המים מעל למצע – האזור הקריר יותר (זרם המים נוצר עקב העובדה כי מים חמים עולים ומים קרים שוקעים. רמת הסירקולציה במיכל נשמרת ע"י מבנה זה של מולקולות חמות העולות למעלה ומולקולות קרות שוקעות).

במקורות מחיה רבים של צמחים ניתן למצוא מצע בוצי צפוף המספק אמצעי מעגן טוב לצמחים. השורשים כאן גדלים לרוחב ולעומק במידה רבה יותר משיוכלו אי פעם באקווריום.



באקווריום הממוצע, המצע הוא גורם פשוט יחסית – בד"כ מניחים שכבת חצץ זו או אחרת, עם דשן מסוים ולעיתים גם כבל חימום ובזה מסתיים הנושא.

צמחים משתמשים במצע כמקור לתוצרי מזון, מקום להשריש שורשים ולעתים גם כאמצעי להתרבות. מערכת השורשים של צמחי מים משתנה בין המינים השונים, אולם כולם התפתחו עד כדי פעילות אפקטיבית בסביבתם הטבעית.

סביבת האקווריום אינה דומה להם. הבעיות בהם נתקלים החובבים נובעות בד"כ עקב היעדר מצע טוב ומועיל. מצע שאינו פעיל ביולוגית נוצר עקב טמפרטורה שאינה מותאמת לשורשים, אזורים עתירי חמצן, זרמי מים חזקים המסירים את תוצרי המזון ועוד. מצב זה מפריע להתפתחות טובה של שורשי הצמחים.



איזה מצע כדאי לנו לאמץ? שאלה קשה הנובעת ממורכבות הצמחים באקווריום: חלק מהצמחים לא דורשים מצע מיוחד, כאשר חלק אחר אינו זקוק למצע כלל. מכאן, עלינו להגיע למסקנה כי שילוב של סוגי מצע יתן מענה טוב למרבית הצמחייה באקווריום.

מאמר זה ינסה לספק תשובות לשאלה זו, תוך הרחבת הידע בכל הנוגע לפעילות השורשים במצע ולגורמים הנחוצים לצמיחה טובה.


ניטריפיקציה ודה-ניטריפיקציה: חשיבות הסירקולציה:

סירקולציה עדינה של מי האקווריום מסייעת למניעת הצטברות של פסולת חנקנית באמצעות התהליך הבא: ראשית, הסירקולציה גורמת למים לנוע באופן קבוע דרך החלק העליון של המצע, המורכב ממצע חדיר יותר – השכבה האירובית, שמשמעותה שכבה עשירה בחמצן. אזור זה של המצע מכיל בקטריות אירוביות. האמוניה שבמים העוברת דרך החלק העליון של המצע עוברת תהליך חימצון לניטריט (NO2) ע"י הבקטריות. הניטרית מומר ע"י בקטריות אחרות לניטראט

(NO3). שתי קבוצות אלו של בקטריות נראות "בקטריות מחנקנות" (Nitrifying).



חלק מהניטראט חודר דרך חלק המצע האנארובי (או יותר נכון אנאוקסי) הדל בחמצן. בחלק זה אמור להיות זרם חלש יותר, ובו קיימות בקטריות המבצעות תהליך הפוך

(Denitrifying) ובו הן ממירות את הניטראט (NO3) לגז חנקן. תהליך זה מתבצע ע"י ניצול החמצן שב-NO3. חילוף החומרים של בקטריה זו – כמו כל האורגניזמים – דורש חמצן. התוצר הסופי-גז חנקן - מתנדף אל האטמוספירה.



תהליך הניטריפיקציה יתרחש רק אם קיים מינון מספק של חמצן ואמוניה. תהליך הדה-ניטריפיקציה יתרחש תחת תנאי אוורור מועט, שאינם בריאים לשורשי הצמחים (קשה יותר לצמחים לצרוך את המזון הנדרש להם ולשגשג ללא נשימה – תהליך הרספירציה). נתון זה מעלה את המסקנה כי זרימת מים מסוימת במצע היא גורם חיובי לצמחים. מכאן, נוכל לציין כי יצירת תנאי דה-ניטריפיקציה לא יועילו לנו אם נרצה לספק את מיטב התנאים האפשריים לשגשוג הצמחים.




אתרי המרה


קצת על כימיית המצע ומבנהו:

במצע מתרחשים תהליכים כימיים מורכבים. הבנת תהליכים אלה ומרכיבי המצע השונים המשפיעים על תהליכים אלו תאפשר לנו לבחור את המצע הטוב ביותר לשימוש באקווריום (והוא לא בהכרח יהיה גם היקר ביותר). בואו ניכנס לתהליכים הבסיסיים:



מרבית תוצרי המזון הקיימים באקווריום מצויים בצורה של יונים חשמליים. יון עם מטען חיובי יקרא "קטיון", כאשר יון עם מטען שלילי יקרא "אניון". תוצרי המזון של הצמחים ימצאו בד"כ בתצורה של קטיון או אניון (מטען חיובי או שלילי). עובדה זו בסיסית היא ונועדה לספק לנו אבן בנין להמשך ההבנה.



המצע מורכב משלושה חלקים:

1. חלק מוצק.

2. חלק נוזלי.

3. חלק מוגז.

החלק העיקרי הוא החלק המוצק המורכב, בד"כ, מחלקי מצע של מינרלים או חומרים אורגניים (חלקיקי כבול, חמרה, גרגרי חול וכדומה).



ההרכב וההתנהגות הכימית של השלב הנוזלי והמוגז תלויים באינטראקציה ביניהם ובין החלק המוצק. במצבנו, באקווריום, איננו מתעסקים בד"כ בחלק המוגז, אם כי לעיתים אנו רואים בועות של גז מתאן או CO2 העולות מן המצע כלפי קו המים.




החלק הנוזלי הוא דבר אחר לגמרי – ידוע בכינויו כ"תמיסת המצע" והוא מפתח חשוב לתחביב. תמיסת המצע מתבססת בין הרווחים במצע ומקיימת אינטראקציה עם חלקיקי המצע, שורשי הצמחים והאורגניזמים באקווריום.



ציטוט (קלוד בויז): "תמיסת המצע היא המקום בו מרבית התגובות הכימיות של המצע מתרחשות. התמיסה מלחכת את שורשי הצמחים ויוצרת את המקור ממנו השורשים ושאר האורגניזמים נוטלים את תוצרי המזון הא – אורגניים שלהם. מכאן, תמיסת המצע מספקת את הסביבה הכימית לשורשי המצע".



חשיבות חומציות (PH) המצע - חומציות המצע, כפי שנדרשת ע"י בדיקת PH לתמצית מים הנלקחת מלב המצע, הוא נתון חשוב להספקת תנאים אופטימליים לצמחיה. רמת החומציות משפיעה ישירות על זמינותם של מרבית תוצרי המזון לצמחים, ובעיקר יסודות הקורט. לדוגמא, חומציות גבוהה מדי (PH נמוך) יכולה להוביל לעלייה בזמינות יסודות הקורט, מצב העשוי להוביל לרעילות בחלק משורשי הצמחים (תלוי במיני צמחים) או לחוסרים בסידן ומגנזיום. מנגד, PH גבוה מדי עשוי להוביל לבעיות כגון מחסור בברזל (כלורוזיס), מחסור בבורון (בצמחים מסוימים) ועוד.



חומציות המצע משפיעה על זמינות ברזל ואמוניה/אמוניום (NH3/NH4) לשורשי צמחים. PH נמוך (קטן מ – 7) יכול ליצור תנאים ליצירת ברזל זמין לצמחים (Ferrous). בנוסף, תנאים אלו גורמים למחזור החנקן לפעול במהופך. במלים אחרות, ממיר לאמוניה, אותה מנצלים הצמחים במהירות וביעילות. בל נשכח כי הצמחים צורכים חנקן בעיקר בתצורתו כאמוניום. אם יש ניטראט, הם יצרכו אנרגיה להמרת הניטרט לאמוניום ואז יספגו את האמוניום (האצות מנגד, יכולות לצרוך ניטראט ישירות ובכך יוכלו לנצח במאבק על קיומם, אולם יפסידו אותו עם הימצאות אמוניום).



לתמיסת המצע יכול להיות PH שונה מה – PH במים, גם אם התמיסה תימצא ס"מ אחד מתחת לקו המים התחתון. מכאן, הרכב תוצרי המון בתמיסת המצע יכול להשתנות מהותית מהרכב תוצרי המזון במים. עובדה זו נכונה במיוחד אם המצע הוא קטן ואינו מאפשר רמת סירקולציה גבוהה בו. לפיכך, כדאי לנו לדעת מה נתוני ה – PH והברזל בתוך המצע. התוצאה הסבירה היא זו שה – PH במצע יהיה נמוך כמעט מזה שבמי האקווריום. התוצאה הרצויה לנו תהא PH במצע בין רמות של 6-7.



להמשך הבנת החשיבות של רמת ה- PH במצע ניתן להוסיף כי ברזל ומנגן זמינים יותר ב- PH נמוך, כאשר מוליבדום זמין ב- PH גבוה. אמוניה רעילה (NH3) מצויה ברמות PH גבוהות מ- 7, אולם היא מומרת לאמוניום פחות רעילה (NH4) ב- PH נמוך מ- 7.




הסבר : נבחנה זמינות תוצרי המזון לצמחית האקווריום. לצורך הבחינה, נרקח מצע מעורב יחד (טוף, טחב, רקבונות עצי אלון, וורמיקוליט, חול (לא ים) ואחרים. התרשים מצביע על השפעת

ה- PH על זמינות תוצרי המזון על מצע ללא חמרה הכולל את התוספות המוזכרות לעיל. ה- PH המומלץ עבור מרבית הצמחים נמצא בטווח המקווקו בתרשים. ניתן לראות את זמינות יסודות הקורט ומכאן להבין את הצורך בתוספת דישון נוזלי המתבסס על יסודות הקורט.



המצע כמקור מזון:

צמחים רבים, בעלי מערכת שורשים מפותחת, מעדיפים לצרוך חלק מתוצרי המזון הדרושים להם באמצעות השורשים. תוצרי המזון עצמם (בתצורתם החופשית) מצויים בתמיסת המצע בקטיונים טעונים חיוביים ואניונים טעונים שליליים. היות ומטענים חיוביים ושליליים נמשכים, כל קטיון בתמיסה מחובר לאניון כך ששני המטענים מתאימים.



סוגי מצע שונים מכילים חומרים בעלי מטען שלילי. חומרים אלו מושכים קטיונים הצפים בתמיסת המצע. עוצמת ההתחברות תלויה בסוג הקטיונים והמצע בו הם קיימים. קטיונים אלו אינם מחוברים תמידית למצע, אלא יכולים הם להשתחרר, כאשר קטיונים אחרים תופסים את מקומם. החלפה זו נקראת "חילופי קטיונים".



שפע קטיונים של תוצרי המזון הקיימים במצע, נתונים לשימוש הצמחים ולתועלתם. המצע יוצר מעין מחסן של תוצרי מזון שמונע מהם מלהסתנן למי האקווריום. ע"י חילופי קטיונים, יוני מימן משתחררים משערות השורשים ואלו מתחלפים בתורם עם יוני תוצרי המזון הנספגים בשטח הפנים של חלקי המצע ובכך מכריחים את תוצרי המזון לחדור לתמיסת המצע, שם הם משמשים מזון לצריכת הצמחים. ככלל, היכולת של סוג זה או אחר של מצע להחזיק קטיונים במצב של מוכנות לחילופים נחשבת טובה עבור תוצרי המזון של הצמחים. יכולת זו נקראת "יכולת חילופי קטיונים" (CEC). ככל שמדד זה גבוה יותר, כך המצע המדובר טוב יותר.





מצע ארובי/ אנארובי:



לפני שניכנס לעובי חקירה, בואו נעשה סדר. המונח אנארובי משמעותו ללא אוויר כאשר המונח אנאוקסי משמעותו ללא חמצן.

כל המצעים הם אנארוביים, או יותר נכון אנוקסיים – ללא חמצן חופשי, החל מכ –1 ס"מ לערך מהמצע. ככל שנעמיק בתוך המצע, מתחילות פעילויות כימיות המבוצעות בידי בקטריות מסוימות (ארוביות, אנארוביות ושתיהן יחד).



מצע עשיר בחומרים אורגניים (תוצרי פסולת) ומצע עשיר בתוצרי מזון יכילו מספר רב של בקטריות המפרקות חומרים אורגניים אלו לתוצרי מזון שמישים לצמחים. מרבית הבקטריות הנ"ל משתמשות בחמצן עד כדי הפיכת המצע לאנאוקסי. בתנאים אנאוקסיים נוצרים סוגים שונים של בקטריות שאינן דורשות כמויות גדולות של חמצן או יכולות ליצרו בעצמן. בקטריות אנאוקסיות אלו יכולות לשחרר גזים רעילים כגון מימן גופרתי העשוי לגרום לרקבון שורשים, פגיעה בבריאות הדגים ולעיתים אף לעידוד אצות.



מנגד, תנאים אנאוקסיים מאפשרים זמינות טובה יותר של תוצרי המזון עבור הצמחים. פעולה זו מתאפשרת ע"י מניעת קשירת תוצרי המזון למולקולות חמצן. בקטריות אלו אף משחררות חמצן (תוצר מזון חיוני נוסף של הצמחים), לאחר שצורכות הן את הניטראט.



תפקידי השורשים : אחד מתפקידי השורשים של צמחי האקווריום היא העברת מים וגז אל המצע ומהמצע למעלה, אל העלים. מדוע הם נזקקים להעברות אלו?

נבחן מהו הרכב הגזים באוויר המומס במים?

פד"ח = 2.2%

חמצן = 34%

חנקן = 63.8

כמות הפד"ח קטנה ביותר. ניתן להניח כי בטבע, כמויות הפד"ח והחמצן מצויות במינון קטן, והדבר עשוי לפגוע בצמחיה. עם זאת, הנחה זו אינה נכונה, להפך, בטבע ניתן למצוא שיגשוג צמחיה במקום בו ריכוז הגזים המומסים במים נמוך ביותר. כיצד אם כן, מצליחים הצמחים לשגשג ולפרוח? מהיכן מממשים הצמחים את צרכיהם לנטילת CO2 וחמצן? התשובה היא מהמצע.



חלק מהתהליכים המתרחשים במצע אחראים לכך. אחד מהם הוא מים תת-קרקעים העשירים

ב-CO2 וחמצן. מים אלו מסוננים דרך המצע ודואגים ליצירת זרם דרך המצע. תהליך נוסף הוא חימצון בקטריאלי (בקטריות המפרקות חומרים אורגניים כאשר תוצר לוואי לפעולה זו הוא CO2).



מחקר שנערך הוביל למסקנה הבאה (פול קרמבהולץ): "הצמחים קיבלו חלק גדול מצורכיהם

ל – CO2 באמצעות השורשים אשר חדרו למצע האורגני ונטלו משם את ה –CO2. CO2 זה נוצר ע"י בקטריה אשר חימצנה את החומר האורגני. תעלות האוויר של הצמחים הובילו CO2 מן המצע לעלים והורידו חמצן שנצרך דרך העלים עד לשורשים למטה. חמצן זה מתנדף ומגיע למצע דרך השורשים ובו משתמשות הבקטריות – מצב המאפשר להן לייצר יותר CO2 ממה שיכלו לצרוך באמצעות השורשים. בנוסף, לצמחי המים יש נתיבים ביוכימיים ללכידת ואחסון CO2 אותו הם מושכים במהלך הלילה".



כעת נבחן מהיכן מגיע החמצן: תוצר לוואי תהליך של תהליך הפוטוסינתזה הוא החמצן. בד"כ נהוג לחשוב כי הצמחים מוציאים למים את כל כמות החמצן שהם מייצרים (פירלינג), אולם אין זה המקרה. היות ובמקומות מסוימים, כמות החמצן אינה בשפע, הצמחים למדו לשמור על חלק מהחמצן שהם מייצרים עבור עצמם. החמצן מועבר ע"י הצמח לחלקים בצמח בהם מתבצעת גדילה, חלקו נשמר עבור תהליך הנשימה (רספירציה) וחלק מועבר למטה לשורשים, שם הוא משוחרר למצע הסובב אותם. תנועה זו של החמצן – ניתן לראותה. לעיתים אנו רואים בועות היוצאות מן הגבעול הגזום או מחתך בעלה. פירלינג זה נובע מפצע בצמח. הצמח ניסה לשמור על חלק זה של החמצן אולם הפצע יצר פתח דרכו "ברח" החמצן לסביבה.



אם כן, אירובי או אנאוקסי - ההסבר הנ"ל על נחיצות CO2 וחמצן לשורשים ולמצע מוביל אותנו להבנה כי נדרשים במצע שילוב של אזורים ארוביים ואנארוביים (או אנאוקסיים) המספקים את יתרונות שתי המצבים. כל עוד המצע אינו דק מדי והדוק (חול ים לדוגמא) או כל עוד נמשך חימום המצע, השילוב בין זרם מים איטי ושחרור חמצן ע"י שורשי הצמחים, אמור למנוע מעיקר המצע מלהיות אנאוקסי. אזורים אנארוביים (אנאוקסיים) אכן יופיעו בחלקים העמוקים יותר במצע, החלקים הצפופים/הדוקים אליהם השורשים לא חדרו. היות ואזורים אלו קטנים הם, לא יופקו כמויות גדולות של גזים רעילים ועדין יתאפשר ייצור תוצרי מזון זמינים לשימוש השורשים. מכאן ניתן לסכם ולומר כי עדיף לנו לאפשר מצע עם כמויות חמצן קטנות, כאשר ניתן לאפשר היווצרות תנאים אנארוביים (אנאוקסיים) בחלק מן המקומות אולם לא באחרים או בכולם.





בניית המצע האופטימלי:

בנית המצע האופטימלי מחייבת פעילות בשלושה שלבים : הכנסת כבל חימום תת-קרקעי, יצירת שני חלקים במצע : חלק מצע אירובי וחלק מצע אנארובי (אנאוקסי).



תהליך הבניה:

1. כבל חימום תת-קרקעי – הרכב את כבל החימום התת-קרקעי בצורת זיג-זג.

2. יצירת החלק האנארובי (אנאוקסי) - הכנס שכבה בעובי של 1-2 ס"מ של חול קוורץ (גרגרים קטנים יותר מחצץ הקוורץ הרגיל) והצב אותה מעל לכבל חימום. מעל לשכבה זו, הכנס דשן תת קרקעי – כ- 2 ס"מ עובי. מעל זה הוסף שוב חול קוורץ בגובה 1-2 ס"מ. שכבות אלו יוצרות אזור אנארובי, בו זרימת המים איטית יותר מזרימתם בחלק החצץ האירובי.

3. יצירת החלק הארובי – לסיום, הוסף שכבת קוורץ בגובה של 5-7 ס"מ, כאשר כל גרגר קוורץ לא יעלה על 3 מ"מ. שכבה זו מהווה את החלק האירובי של המצע ובו זורמים המים ביתר חופשיות מאשר בחלק האירובי. גם כאן, הכבל התת-קרקעי מסייע ביצירת זרמי מים החיוניים לקיום הבקטריות.








סכום:

ניתן לגדל צמחים באקווריום כמעט בכל סוג מצע קיים : אינרטי – לא אינרטי, יקר – זול, עשיר בתוצרי מזון – חצץ פשוט, חול ים – גרגרי מצע גדולים ועוד. אם אנו מעוניינים להעמיד מיכל מים עם דגים, בואו ולא נשקיע מאמץ. חצץ קוורץ, עם דשן תת-קרקעי יבצע את תפקידו כהלכה. גם חול ים יספיק. אם נרצה להעמיק וננסה ליצור תנאים אופטימליים לצמיחה, במקום להזרים יותר ויותר פד"ח, בואו ונעניק תשומת לב מיוחדת למצע.



בניית מצע שיתפקד היטב לטווח ארוך, מחייבת תכנון טוב בהתחלה של מספר נושאים חשובים :

1. על המצע לתת אספקה מתמשכת של תוצרי מזון לצמחים.

2. יש ליצור סירקולציה תמידית של מים אל עבר המצע וממנו.

3. רמת זמינות יסודות הקורט במצע נמוכה יחסית ותלויה בכימית המצע – עלינו לדאוג להספקה טובה של יסודות קורט.

4. רמה טובה של CEC תוודא שצירה על תוצרי מזון במצע ותמנע זליגה למי האקווריום.

5. על המצע להיראות טבעי לרווחת דגי האקווריום.



הבנת התהליכים הכימיים ואחרים המתרחשים הרחק מעינינו (בתוך המצע) תרחיב את ידיעתנו בנושאים שונים ותסייע ליצירת סביבה פרודוקטיבית לפעילות הצמחיה והדגה באקווריום. לא נדרשת כאן השקעה כספית נרחבת, אלא השקעה נוספת בהבנה והעמקת הידע הדרוש לתחביב מענין זה.



ביבליוגרפיה





ספרים



1. Encyclopedia of Aquarium Plants, Peter Hiscock, Barron’s Pub

2. Aquarium Plants-The Practical Guide, Pablo Tepoot, New Life Pub

4.Bottom Soils,Sediment and Pond Aquaculture, Claude Boyd, Chapman & Hall

5. Nature Aquarium World, Takashi Amano, T.F.H. PUB

6. Aquarium Plants, Christel Kasselmann, Krieger Pub

7. Aquarium Designs, Peter Hiscock, Brrons Pub





אתרים



1. Fins.actwin.com/aquatic-plants/”Anaerobic Substrate? What Else?"

2. “www.thekrib.com/plants/”Roots

3. http://www.hallman.org/plant/soilchem.html

4. The American Chemical Society, “The Substrate Reaction Mechanism"



תגיות