Mittagspause gut für Sauerstoffversorgung?

[Campo]

Hallo,

ich habe folgende Frage:

Kann sich eine mittägliche Beleuchtungspause positiv auf eine gleichmäßigere Sauerstoffversorgung im Aquarium auswirken?

Folgende Überlegungen liegen meiner Frage zugrunde:

Die Pflanzen produzieren Sauerstoff, solange das Licht angeschaltet ist. Ohne Licht verbrauchen sie Sauerstoff. Ist das Licht wieder an, geht die Sauerstoffproduktion wieder los. (logisch...)
Ich beleuchte zur Zeit von 11 bis 23 Uhr. Meine Pflanzen produzieren in dieser Zeit fleißig Sauerstoff. Von 23 bis 11 Uhr verbrauchen sie den Sauerstoff wieder.
Mit einer Beleuchtungspause mittags würden die Pflanzen z.B. von 8 bis 12 Uhr sauerstoff produzieren, von 12 bis 15 Uhr wieder verbrauchen (Mittagspause), von 15 bis 23 Uhr wieder produzieren und von 23 bis 8 Uhr wieder verbrauchen.
Ist es nicht geschickter die Phase in der Pflanzen Sauerstoff verbrauchen zu verkürzen, bzw. zu teilen. Ist dann der Sauerstoffgehalt im Wasser konstanter?
Mein Problem ist, daß ich nicht weiß wieviel Sauerstoff die Pflanzen produzieren und wieviel sie dann davon wieder verbauchen.

Ich hoffe, daß war verständlich und mich kann jemand über die Physiologie der Pflanzen ein wenig aufklären!

Viele Grüße,

Manja

[Timo J]

Hallo Manja,

da die Pflanzen nicht alleine Sauerstoff ins Wasser einbringen wird der Effekt wohl nicht spürbar sein, zumal sich in einem stabilen Becken der Sauerstoffgehalt auch nachts nicht im Grenzbereich bewegt (bewegen sollte). Eine Verkürzung der Sauerstoffproduktion macht von diesem Gesichtspunkt her wenig Sinn (Stichwort Wasseroberflächenbewegung).
Über das Für und Wider der Mittagspausen wurde schon soviel geschrieben. Ich persönlich halte es für unnatürlich und unsinnig, andere machen damit gute Erfahrungen.
Aber alleine der Faktor Sauerstoffgleichgewicht spielt eine untergeordnete Rolle.

Schönen Gruss Timo

Edit: den CO2-Haushalt mal absichtlich außer acht gelassen da nicht Teil der Fragestellung

[KatiG]

Hallo Manja!

Es ist nicht so einfach zu sagen: Licht an = Sauerstoffproduktion, Licht aus = Sauerstoffverbrauch.
Auch wenn das Licht an ist, werden Pflanzen (wenn auch zu einem sehr geringen Teil, abh. vom Licht) O2 verbrauchen.

Zudem schaltet eine Pflanze nicht unjmittelbar mit angehendem Licht ihren Stoffwechsel komplett um, d.h. nachdem das Licht angeschaltet wird braucht die Pflanze einige Zeit, um ihre "Höchstleistung" zu erreichen.

Demnach ist es eigtl. günstiger, nur eine lange Beleuchtungsphase und eine Dunkelphase zu haben, da die Sauerstoffproduktion in kurzen Lichtintervallen evtl nicht effizient genug ist.

Viele Grüße, Kati

[cschweden]

Hallo,

das, was die Pflanze an Sauerstoff abgibt, ist ja "nur" der Überschuss dessen, was sie bei der Photosynthese erzeugt und selbst für den Stoffwechsel nicht braucht. Im Dunklen laufen alle Prozesse in der Pflanze "auf Sparflamme", da sie prinzipiell auf die Energiegewinnung aus dem Photosystem "programmiert" sind. Der Sauerstoffverbrauch bei Dunkelheit ist deshalb geringer als die Produktion bei Licht. Wenn Du den Pflanzen zu wenig "Ruhezeiten" gönnst, schadet es ihnen auf Dauer, da in der Dunkelphase einige Regenerationsprozesse stattfinden.

Die Berechnung der Tagesbilanz - auch mit Unterbrechungen - ist, wie Kati schon schrieb, ziemlich kompliziert. Die Photosynthese kennt halt nicht nur die Zustände "an" und "aus", sondern hat Leistungsrampen: Wenn das Licht ausgeht, läuft die Sauerstoffproduktion noch eine Zeit weiter. Beim Lichteinschalten geht es aber auch nicht direkt los. Irgendwo in meinen Unterlagen habe ich noch eine Abhandlung zu dem Thema, war aber ziemlich kompliziert... Ich erinnere mich nur noch dunkel daran, dass da ein Versuch mit Wasserpest gemacht wurde, die 12 Stunden Licht und 12 Stunden dunkel hatte - da war die Sauerstoffbilanz trotzdem positiv.

Ich denke dass Beleuchtungspausen oder das Verschieben von Beleuchtungsphasen auf die Sauerstoffversorgung nur wenig Einfluss haben, da ja - wie Timo schon sagte - ein Großteil der Versorgung über den Gasaustausch an der Wasseroberfläche stattfindet. Mir persönlich ist das "ständige" An- und Ausschalten zu unnatürlich, deshalb geht das Licht pro Tag einmal an und einmal aus (die Sonne flackert ja auch nicht).

Gruß,
Christian

[Timo J]

Hallo,

anzumerken ist noch das bei "Licht aus" ja nicht wirklich dunkel ist sondern je nach Tageszeit durch die Raumbeleuchtung (Licht, Fenster, etc.) noch immer gut Licht ins Aquarium einfällt. Eine wirkliche Ruhephase wie etwa nachts ist daher unrealistisch.

Schönen Gruß Timo

[Campo]

Hallo,

vielen Dank für Eure Antworten!

Daß die Pflanzen die Dunkelphase brauchen, habe ich bisher bei meinen Überlegungen noch gar nicht berücksichtigt!
Die Pflanzen sind ja auch in der freien Natur an den normalen Tagesablauf bestens angepaßt - also früh Sonne an und Abends Sonne aus. Da gibt es ja auch keine Mittagspause! Und selbst wenn die Sonne nicht scheint reicht das Licht!

Ok, überzeugt! Aber es war mal eine Überlegung wert.

@cschweden
Irgendwo in meinen Unterlagen habe ich noch eine Abhandlung zu dem Thema, war aber ziemlich kompliziert... Ich erinnere mich nur noch dunkel daran, dass da ein Versuch mit Wasserpest gemacht wurde, die 12 Stunden Licht und 12 Stunden dunkel hatte - da war die Sauerstoffbilanz trotzdem positiv
Könntest Du mir die Abhandlung mal raussuchen? Hört sich sehr interessant an! Wäre prima! O-)

Gute Nacht,

Manja

[Knut]

Hallo,

ich versuche es einmal einfach zu erklären:
die Lichtreaktion = Photosynthese liefert die Energie, die die Pflanze für ihren Stoffwechsel und zum Wachsen benötigt.
Dieser Stoffwechsel und das Wachsen sind nicht bzw. nur zu einem kleinen Teil lichtabhängig.
Die Pflanzen wachsen also auch während das Licht aus ist. Dabei wird Sauerstoff benötigt.
Bei vielen schnellwüchsigen Pflanzen kann es in seltenen Fällen zu einer Sauerstoffzehrung im Aquarium kommen. Erkennbar ist dieses an den Fischen, die morgens nach Luft schnappend an der Oberfläche stehen!

Gruß Knut

[cschweden]

Hallo Manja,

ich habe das Script jetzt gefunden (240 Seiten auf Englisch). Folgender Versuch wurde unternommen:

Ein gasdichter Behälter mit Wasser, CO2-angereicherter Luft und Chlorella-Algen (Lieblingstier der Photosyntheseforschung) wird über einen Zeitraum von einer Woche täglich 12 Stunden beleuchtet. Dabei wird das Luft-CO2-Gemisch immer wieder durch das Wasser gepresst. Die Sauerstoffkonzentration ist während des Versuches kontinuierlich angestiegen, bis das Wachstum mangels CO2 zum Erliegen kam. Fazit des ganzen: über die Photosynthese kann in einem geschlossenen System von einer bestimmten Pflanze unter kontrollierten Bedingungen ein Sauerstoffüberschuß produziert werden.
Das lässt sich allerdings nicht ohne weiteres auf alle Systeme (z. B. Aquarium, welches ja nicht geschlossen ist) und Pflanzen übertragen. Viele Pflanzen wachsen hauptsächlich in der Dunkelheit und nutzen die Lichtphasen zur Energieproduktion. Da kann dann der Sauerstoffverbrauch im Dunkeln schon mal über der Eigenproduktion liegen. Die Autoren des Skripts haben das Thema unter dem Aspekt der Entstehung der Atmosphäre beleuchtet. Da der atmosphärische Sauerstoff fast ausschließlich aus Photosynthese stammt, kann man wohl davon ausgehen, dass die allermeisten Pflanzen mehr produzieren als sie verbrauchen.

Während der Photosynthese entsteht der Sauerstoff als Abfallprodukt bei der Lichtreaktion, die dazu dient die Lichtenergie in chemischen Energieträgern (NADPH und ATP) zu speichern. Die wiederum liefern die Energie, um aus CO2 und Wasser Zucker zu produzieren, was theoretisch auch ohne Licht geht.

Um nochmal auf das Aquarium zurückzukommen: Die maximale Löslichkeit von Sauerstoff in Wasser ist ja von Temperatur und Druck abhängig - beides ist in etwa konstant. Wenn Du Gasbläschen von den Pflanzenblättern aufsteigen siehst, ist das Wasser offenbar mit Sauerstoff gesättigt, und der gasförmige Sauerstoff entweicht "ungeatmet". Bei einer ausreichenden Oberflächenbewegung kannst Du davon ausgehen, das sich der Pegel auch nachts nahe der Sättigung bewegt. Wenn nicht irgendwo sauerstoffzehrende Abbauprozesse (Fäulnis etc.) stattfinden, wird der O2-Spiegel auch ohne Beleuchtungsexperimente relativ konstant bleiben.

Das ganze Thema ist ziemlich komplex, aber Gott sei Dank im aquaristischen Alltag nicht sooo bedeutend als dass man sich darüber unbedingt den Kopf zerbrechen müsste. Ich versuche mal, Dir das Script auseinanderzunehmen und zu scannen (kann für nix garantieren) - da sind eigentlich alle Vorgänge der Photosynthese unter dem Aspekt der "Atmosphären-Evolution" zusammengestellt. Nur eben auf Englisch...

Gruß,
Christian

[Knut]

Hallo Christian,
sehr gut erklärt!
Nur eine Anmerkung sei mir erlaubt:
Original von cschweden
Wenn nicht irgendwo sauerstoffzehrende Abbauprozesse (Fäulnis etc.) stattfinden, wird der O2-Spiegel auch ohne Beleuchtungsexperimente relativ konstant bleiben.
Fäulnis ist im engeren Sinne ein streng anaerober Prozess der keinen Sauerstoff benötigt.
Starke Fütterung kurz bevor das Licht ausgeht, kann aber Sauerstoff zehren, da zum einen die Fische Sauerstoff für ihren Stoffwechsel benötigen, zum anderen das von ihnen dann ausgeschiedene Ammoniak von den Bakterien mineralisiert wird.

einen schönen Sonntag wünscht Knut

[Thomas Schmidt]

Hallo,

Es ist nicht so einfach zu sagen: Licht an = Sauerstoffproduktion, Licht aus = Sauerstoffverbrauch.
Warum nicht?
Zudem schaltet eine Pflanze nicht unjmittelbar mit angehendem Licht ihren Stoffwechsel komplett um
Das macht sie sowieso nicht. Atmung und Photosynthese sind nicht nur räumlich getrennt, sondern laufen auch unabhängig von einander ab.
Die Atmung findet also auch bei Licht statt.
d.h. nachdem das Licht angeschaltet wird braucht die Pflanze einige Zeit, um ihre "Höchstleistung" zu erreichen.
Das ist flasch. Bereits nach 5 Minuten erreichen vorher dunkeladaptierte Blätter ihre maximale Quantenausbeute.
Demnach ist es eigtl. günstiger, nur eine lange Beleuchtungsphase und eine Dunkelphase zu haben, da die Sauerstoffproduktion in kurzen Lichtintervallen evtl nicht effizient genug ist.
Die Schlußfolgerung ist somit auch flasch.

Im Dunklen laufen alle Prozesse in der Pflanze "auf Sparflamme", da sie prinzipiell auf die Energiegewinnung aus dem Photosystem "programmiert" sind.
Die Pflanze wäre schön blöd, wenn sie die Nacht verpennt.
Beim Lichteinschalten geht es aber auch nicht direkt los.
Doch. Im einstelligen Minutenbereich.
(die Sonne flackert ja auch nicht).
Die Pflanzen haben allerdings ein ziemlich ausgefuchstes und schnelles System entwickel, dass ihnen erlaubt sich sehr schnell an den Wechsel von Licht und Dunkel an zupassen.

Da gibt es ja auch keine Mittagspause! Und selbst wenn die Sonne nicht scheint reicht das Licht!
Messungen von Bernd Kaufmann belegen das Gegenteil.
Am Pflanzenblatt wird es sogar mitunter recht "dunkel".