Свет и углекислый газ - стимуляция роста растений. Часть 3

Нас интересовал вопрос, что из перечисленного - CO2 или свет - является более важным фактором ограничения роста для водных растений. Кроме того, мы хотели ответить на вопрос: чем можно компенсировать недостаток освещения, дополнительным количеством CO2 или усилением освещенности, и наоборот, чем компенсировать недостаток CO2 - усилением освещенности или дополнительным количеством CO2. Чтобы ответить эти вопросы, мы поставили эксперимент - вырастили Riccia fluitans при различных условиях освещения и различном содержании СО2 при прочих равных условиях (то есть при одинаковом содержании питательных веществ - азота, фосфора и микроэлементов). Мы разработали эксперимент так, что могли регулировать освещение и концентрацию CO2 независимо. В Таблице 1 показаны результаты эксперимента. Мы получили девять образцов, выращенных при различных условиях освещения и концентрации CO2. Слабое освещение соответствует условиям соответствующим предельной глубине существования водных растений, характерных для большинства обычных аквариумов. Сильное освещение в природе возможно около поверхности воды или в чрезвычайно хорошо освещенных аквариумах с ртутными лампами высокого давления или галогенными лампами. Среднее освещение соответствует условиям в хорошо освещенном стандартном аквариуме для растений. Низкая концентрация CO2 соответствует условиям большинства озер или аквариума без добавления CO2 и аэрацией воздухом. Высокая концентрация CO2 - 40 mg/l, характерна для ручьев с подземными источниками, это максимальный уровень, рекомендуемый опытными аквариумистами. В наших экспериментах в качестве образца мы использовали Riccia fluitans, главным образом потому, что это хорошо растущее растение. Следовательно, мы могли произвести риччию в больших количествах, что впоследствии позволило бы нам получить более уверенные выводы из наших экспериментов.

Возможно увеличение скорости роста с 4 до 6 не кажется слишком большим, из-за экспоненциальной характеристики роста, но в действительности это большое различие, которое становится более заметным с течением времени, например, за две недели. На Рисунке 3 показано, как 1 грамм Riccia fluitans развивался на протяжении двух недель с четырьмя различными скоростями роста. При слабом освещении и низкой концентрации CO2 рост почти не наблюдался, а при слабом освещении и высоким содержанием CO2 произошло почти удвоение веса биомассы. Для сравнения, при сильном освещении и низким содержании CO2 вес увеличился в 2.5 раза. Само собой разумеется, что результат увеличения освещенности и содержания CO2 превосходит результат подъема только одного параметра. При сильном освещении и высокой концентрации CO2, 1 грамм риччии через две недели превратился в 6.9 грамма. Удивительно то, что увеличение скорости роста, наблюдаемое при одновременном усилении освещения и увеличении концентрации CO2, большее чем от суммарного влияния каждого отдельно взятого параметра. Например: скорость роста при слабом освещении и низкой концентрации CO2 - 1.1% в день. При усилении освещения, растение вырастает на 3.3% в день или добавляет в весе 2.2%, по сравненнению со стартовым состоянием. Точно так же, при увеличений содержания CO2 скорость роста возрастает до 3.8% в день или дополнительно 2.7% от начального веса. То есть, 1.1 + 2.2 + 2.7 = 6.0% в день, но на самом деле увеличение освещенности с одновременным увеличением содержания CO2 приводит к 9.2% в день, что является значительно больше. Эта тенденция сохраняется также при дальнейшем усилении освещения и увеличении концентрации CO2 (см. Таблицу 1).