Quang hợp và Nhu cầu CO2 trong các thủy vực.

1. Sự Quang hợp.

       Quang hợp là quá trình thu nhận năng lượng ánh sáng Mặt trời của thực vật, tảo và một số vi khuẩn để tạo ra hợp chất hữu cơ phục vụ bản thân cũng như làm nguồn thức ăn cho hầu hết các sinh vật trên Trái Đất. 

       Ý nghĩa: Là nguồn duy nhất để tạo ra năng lượng nuôi sống tất cả sinh vật trên Trái Đất; bù đắp lại những chất hữu cơ đã tiêu hao trong quá trình sống; cân bằng khí CO2 và O2 trong không khí; quang hợp liên quan đến mọi hoạt động sống kinh tế của con người. 

       Phương trình hóa học: 6 CO2 + 6 H2O + Ánh sáng → C6H12O6 + 6 O2 

      Đây là một trong những phản ứng hóa học phổ biến nhất thường ngày và đồng thời cũng là phản ứng quan trọng nhất, vì đấy là cách thực vật tạo ra dinh dưỡng cho chính chúng và các loài động vật, cũng như chuyển hóa cacbonic thành ô-xy. 

2. Hô hấp hiếu khí. 

        Ngược của quá trình quang hợp là hô hấp tế bào hiếu khí. Quá trình này năng lượng phân tử kết hợp với ô-xy chúng ta thở nhả ra năng lượng cần thiết cho các tế bào, sản phẩm phụ của nó là cacbonic và nước. Năng lượng các tế bào sử dụng là năng lượng hóa học có tên là ATP.

  

Phương trình hóa học: C6H12O6 + 6O2 → 6CO2 + 6H2O + Năng lượng (36 ATPs)

3. Quá trình cân bằng CO2 trong nước. 

      CO2 là nguồn carbon ban đầu cho các quá trình sinh học trong thủy vực. CO2 hòa tan trong nước được cung cấp từ một số quá trình sau:

a. Khuếch tán từ không khí theo định luật Henry. 

   Ví dụ: Hòa tan của CO2 ở áp suất không khí là 1 atm (760 mm Hg) và 30oC trong nước tinh khiết là Cs=665 mL/L x 0,03% = 0,2 mL/L CO2 (hoặc 0,4 mg/L) 

b. Sản phẩm hô hấp.

      Sự hô hấp  của thủy sinh vật tự dưỡng và dị dưỡng theo phương trình phản ứng: 
                    C6H12O6 + O2 → CO2 + H2O

 c. Sự hòa tan của đá nền đá

      Sự hòa tan của nền đá (đá vôi, đá vôi đen...) 

                H2CO3 + CaCO3 → Ca(HCO3)2 → Ca2+ + 2HCO3^- 
                CaMg(CO3)2 + 2CO2 + 2H2O → Ca²⁺ +  Mg²⁺ + 4HCO3^- 

d.  Quá trình chuyển hóa từ HCO3^- , 

      Quá trình chuyển hóa HCO3^- chỉ xảy ra khi có sự quang hợp Của thực vật phù du, lúc đó thực vật hấp thu mạnh CO2.
                    2HCO3^-  → CO2 + CO3^2-+ H2O 

4. Vai trò của CO2 trong thủy vực:

           Trong ao, thực vật là nguồn vật chất hữu cơ đầu tiên cung cấp thức ăn cho động vật thủy sinh. Thực vật có khả năng sử dụng CO2, nước, muối dinh dưỡng và ánh sáng để sản xuất ra vật chất hữu cơ ở dạng đường đơn (C6H12O6) và O2 được tạo thành như một sản phẩm phụ. Quá trình này được gọi là quang hợp, carbon vô cơ trong CO2 bị khử thành carbon hữu cơ trong đường. 

        Năng lượng ánh sáng (ánh sáng mặt trời) được chuyển hóa thành năng lượng hóa học của đường. Phân tử đường đơn được sản xuất từ thực vật xanh qua quang hợp gân như là toàn bộ năng lượng dùng cho sinh vật sống. 

           Cả thực vật và động vật đều phụ thuộc vào quá trình quang hợp sản xuất ra năng lượng. Phân tử đường đơn cũng là nền tảng cho những hợp chất hữu cơ phức tạp. Thực vật tổng hợp carbohydrate phức tạp (tinh bột, cellulose…), protein, mỡ, vitamin và các hợp chất khác từ đường sản xuất trong quá trình quang hợp. Thực vật cũng xây dựng mô của chúng từ các hợp chất đó và dùng đường chuyển hóa từ quang hợp như một nguồn cung cấp năng lượng. Động vật không thể sản xuất ra vật chất hữu cơ. Chúng phải ăn trực tiếp thực vật hoặc động vật ăn thực vật. 

            CO2 và HCO3- tồn tại trong nước sẽ giúp ổn định pH, được gọi là hệ đệm của nước. Khả năng đệm của nước dùng để chống lại sự thay đổi pH khi môi trường tăng acid hay bazơ, nhờ khả năng trung hòa acid của HCO3- và khả năng trung hòa bazơ của CO2.

          CO2 đóng vai trò rất quan trọng trong đời sống của vùng nước, CO2 là một bộ phận cơ bản tham gia vào việc tạo thành chất hữu cơ trong quá trình quang hợp. CO2 gắn liền với vòng tuần hoàn của các chất trong thủy vực, trong đó có việc tạo thành và phân hủy các hợp chất hữu cơ trao đổi Ca, Mg và các muối bicacbonat, cacbonat trong nước, vì vậy nếu hàm lượng hòa tan CO2 trong nước thấp sẽ hạn chế năng suất sinh học sơ cấp. 

           Tuy nhiên, CO2 tồn tại ở dạng tự do ở hàm lượng cao cũng không có lợi cho đời sống thủy sinh vật. Nếu áp suất của CO2 trong nước lớn hơn áp suất của CO2 trong máu cá sẽ làm cản trở quá trình bày tiết CO2 từ máu ra bên ngoài môi trường đưa đến sự tích tụ CO2 trong máu dẫn đến sự thay đổi mạnh mẽ các phản ứng sinh lý của cơ thể cá.

 5. Giới hạn CO2 trong thủy vực. 

Đối với động vật thủy sản: 

        Theo Hart (1944), Haskel & Davies (1958) thì hầu hết loài cá có thể tồn tại trong nước có hàm lượng CO2 tự do khoảng 60 mg/L. Theo Ellis (1937) thì quần thể cá phát triển tốt khi môi trường nước chứa đựng hàm lượng CO2 tự do nhỏ hơn hoặc bằng 5ppm. Trong ao nuôi thủy sản hàm lượng CO2 biến động từ 0 (giữa trưa) đến 5 hay 10 mg/L (ban đêm) là không ành hưởng xấu đến sức khỏe của cá (trích dẫn bởi Boyd,1990).

Đối với thực vật thủy sinh:

          Các loài thủy sinh khác nhau có khả năng tiếp nhận CO2 khác nhau, và nhu cầu CO2 cũng khác nhau. Một số thí nghiệm của ThS Nguyễn Văn Phong (2009) cho thấy một số loài thuộc họ sen súng (Nymphaceae) và Họ Alismataceae (Rubi lá hẹp, lan muỗng, lưỡi mèo, lưỡi bò…), họ Acanthaceae (hoàn thái dương, liễu thơm, Sunset…), Họ Lythaceae (vẩy ốc xanh, vẩy ốc ấn độ…), Họ Hydrocharitaceae (Hẹ xoắn, hẹ thẳng, dừa nhật…) đều cho kết quả tốc độ tăng trưởng tỉ lệ thuận khi tăng hàm CO2. Ngoài ra đối với một số loài rêu khi bơm CO2 nhiều rêu có màu xanh, đẹp, diện tích mọc lan nhiều hơn. Một số kết luận của thí nghiệm về CO2 cho thấy việc cung cấp từ bên ngoài vào bể thủy sinh giúp cây tăng trưởng mạnh hơn, lá bóng hơn, phiếm lá dầy hơn, Hàm lượng CO2 tăng dần cho thấy sự tăng trưởng về chiều cao, số lá/cây của 24 loài thuộc 6 họ thực vật khác nhau tỉ lệ thuận với hàm lượng CO2 cung cấp, và mỗi loại khác nhau có nhu cầu về CO2 cũng khác nhau.

Nguồn: Kiemtranuoc.com tổng hợp.

Share on Google Plus

kiem tra nuoc

Mang lại sự thuận tiện cho khách hàng với phương chăm “ANYWHERE – ANYTIME” tất cả các dòng sản phẩm và dịch của công ty đều hướng đến sự thuận lợi nhất cho khách hàng.