Die Anlage eines Unterwassergartens mit üppigen Pflanzen und schönen, gesunden Fischen schreckt viele Aquarianer ab. Dabei ist es gar nicht so schwer; man muss lediglich die grundlegenden Zusammenhänge und Prozesse in einem geschlossenen Unterwasserökosystem verstehen und sich damit vertraut machen. Jede Pflanze benötigt optimale Licht-, Wasser- und Substratbedingungen, um optimal zu gedeihen. Jeder dieser Parameter kann das Wachstum entweder fördern oder hemmen, daher ist das richtige Gleichgewicht entscheidend.
Licht und pflanzliche Photosynthese. Die Photosynthese ist einer der grundlegenden biochemischen Prozesse in Pflanzen. Dabei werden mithilfe absorbierter Sonnenenergie energiereiche chemische Verbindungen hergestellt. Ziel der Reaktion ist die Bildung eines Moleküls, das Energie speichern kann. Während der Photosynthese wird das Wassermolekül (H₂O) gespalten, und Sauerstoffatome werden in Form von O₂-Molekülen an die Umgebung abgegeben. Glucose ist das erste Produkt der Photosynthese und kann in andere Verbindungen umgewandelt werden, die für Wachstum und Entwicklung der Pflanze unerlässlich sind. Faktoren, die die Intensität der Photosynthese beeinflussen, sind unter anderem die CO₂-Konzentration, die Umgebungstemperatur, die Lichtintensität und die Photoinhibition. Bei Lichtmangel geben Pflanzen das bei der Zellatmung produzierte CO₂ ab. Bei sehr geringen Lichtintensitäten überwiegt die CO₂-Freisetzung durch Zellatmung die CO₂-Fixierung durch Photosynthese, und die Pflanze gibt weiterhin Kohlendioxid ab. Bei einer bestimmten, für die Pflanzenart und die jeweiligen Bedingungen spezifischen Lichtintensität sind die CO₂-Aufnahme durch Photosynthese und die CO₂-Freisetzung durch Atmung gleich. Dieser Punkt wird als Lichtkompensationspunkt bezeichnet. Bei Lichtintensitäten oberhalb des Lichtkompensationspunktes steigt die Photosynthese. Ab einer für jede Pflanze spezifischen Lichtintensität ist die Photosynthese gesättigt. Ab diesem Punkt verlangsamt sie sich aufgrund der Photoinhibition. Kurz gesagt: Lichtintensität beschleunigt das Pflanzenwachstum, jedoch nur bis zu einem gewissen Grad.
Physikalisch-chemische Eigenschaften von Wasser. Wasser, das beste Lösungsmittel der Welt, transportiert nicht nur essentielle Elemente wie Kalium, Stickstoff und Phosphor, sondern auch zahlreiche Spurenelemente, die Pflanzen benötigen. In der Natur gelangen diese Elemente durch Niederschlag, Oberflächenabfluss und andere Zuflüsse in Gewässer. Ohne Makro- und Mikroelemente können Pflanzen nicht wachsen und gesund aussehen. Makroelemente sind Elemente, die mindestens 0,01 % des Trockengewichts ausmachen. Dazu gehören sogenannte biogene Elemente, die eine Schlüsselrolle im Pflanzenaufbau, der Photosynthese und dem Calvin-Zyklus spielen. Auch andere Mikroelemente sind wichtig, beispielsweise für die Farbentwicklung. Pflanzen benötigen eine angemessene Nährstoffversorgung in verdaulicher Form und im artgerechten Verhältnis.
Jede Pflanzenart hat unterschiedliche Nährstoffbedürfnisse. Sobald der Vorrat eines bestimmten Minerals aufgebraucht ist, zeigt die Pflanze zunächst Mangelerscheinungen und stirbt schließlich ab. Ein ausgewogenes Verhältnis von Spuren- und Mikroelementen muss ständig aufrechterhalten werden, da sowohl Überschüsse als auch Mängel das Pflanzenwachstum hemmen können.
Substrat. Das Substrat spielt eine Schlüsselrolle in bepflanzten Aquarien. Hier finden die Umwandlungsprozesse von Verbindungen statt, die später von den Pflanzen aufgenommen werden können. Das Substrat puffert überschüssige Verbindungen im Wasser und dient den Pflanzen als Quelle für Spurenelemente. Bei Wurzelpflanzen entsteht in den unteren Schichten eine Symbiose mit Bakterien. In unseren geschlossenen Ökosystem-Aquarien scheiden Fische Stoffwechselprodukte aus. Im Substrat wird Stickstoff von einer unverdaulichen Form in eine für Wasserpflanzen aufnehmbare Form umgewandelt, hauptsächlich in Form des Nitrat-Anions NO₃⁻ und des Nitrat-Kations NH₄⁺. Daher ist es wichtig, anaerobe Zonen im Substrat zu vermeiden, da dort Wurzelfäule auftreten kann. Darüber hinaus sollte die untere Substratschicht eine Struktur aufweisen, die das Wachstum aerober Bakterien fördert, die in Symbiose mit den Wurzeln leben. Ein guter Bodengrund im Aquarium dient als Filter, Speicher für toxische Verbindungen, fördert die Symbiose zwischen Pflanzen und Mikroorganismen und versorgt die Pflanzen regelmäßig mit Makro- und Mikroelementen.
Pflanzen. Ein Aquarium ohne Wasserpflanzen ist kaum vorstellbar. Sie prägen das Erscheinungsbild eines Gewässers maßgeblich und verleihen ihm einen einzigartigen Charakter. Mit Pflanzen lässt sich jedes Aquarium perfekt gestalten und ein natürliches Biotop nachbilden. Ihre dekorative Wirkung ist unbestreitbar, doch sie erfüllen eine weitaus wichtigere Funktion: Sie tragen zum biologischen Gleichgewicht im Wasser bei und fördern so dessen Selbstreinigung. Sie sind ein wesentlicher Bestandteil der Regenerationszone. Ein intaktes Ökosystem in einem bepflanzten Aquarium unterstützt und hält die Wasserwerte konstant und sorgt gleichzeitig für kristallklares Wasser. Gesundes Pflanzenwachstum hemmt das Wachstum von Algen und Cyanobakterien, beseitigt schädliche Bakterien, entfernt Giftstoffe aus dem Wasser und schafft optimale Bedingungen für die Fauna. Kennt man die wichtigsten Wachstumsförderer für Pflanzen, die oben kurz erläutert wurden, sollte man bei der Auswahl der Pflanzen für das Aquarium darauf achten, dass sie ähnliche Ansprüche an Temperatur, pH-Wert und Wasserhärte haben. Wir müssen uns darüber im Klaren sein, dass wir Pflanzen mit zunehmender Lichtintensität zusätzlich nähren müssen, damit sie optimal gedeihen. Je besser das Substrat, desto besser können wir Fehler verkraften. In unseren Aquarien müssen wir die Pflanzenentwicklung genau beobachten und auf individuelle Mangelerscheinungen mit der richtigen Düngung reagieren.
Das Thema der mineralischen Ernährung von Pflanzen, der Beleuchtung und des Wassers ist noch nicht erschöpft und wir werden wahrscheinlich noch oft darauf zurückkommen.