Допустим, что освещенность выше. Тогда фотосинтетическая деятельность растений будет протекать активнее и количество выдыхаемого растениями и вообще находящегося в воде углекислого газа начнет катастрофически уменьшаться. В какой-то момент светового дня углекислого газа — «пищи» для фотосинтетической деятельности растений — совсем не окажется. Растения начнут либо голодать, либо добывать углекислый газ другим способом. Каким — несколько позже. Это специфическая особенность водных растений, о ней придется подробно поговорить несколько дальше. Пока же нам надо усвоить, что избыточное освещение — это не благо: не все водные растения могут добывать углекислый газ специфическим путем, и те, которые этого «не умеют», голодают и постепенно деградируют.

Допустим, что освещенность аквариума недостаточна, тогда фотосинтетический процесс протекает вяло, углекислого газа выделяется при дыхании больше, чем поглощается при фотосинтезе. Дыхание рыб и других животных, да в конечном счете и самих растений в аквариуме затрудняется: растения явно голодают, начинают деградировать и гибнут. Недостаточная освещенность — одна из причин гибели водных растений зимой. При подогреве воды количество растворенного в ней кислорода еще более уменьшается, а если к тому нее и освещенность недостаточная, гибель растений ускоряется. Погибают, естественно, не все растения, и не сразу: самые светолюбивые — раньше, что еще более запутывает подводного садовника.

До сих пор мы вели разговор как бы перед дверью необычной подводной лаборатории. Наверное, пора и войти? Но прежде необходимо сказать несколько слов о довольно сложных для неспециалиста процессах дыхания и фотосинтеза — ведь на двери нашей лаборатории написано: «Химическая». Заранее давайте договоримся: кому будет трудно, пропустите эту часть главы. А кто всерьез заинтересован подводным садом, тому без этих сложностей не обойтись.

* Вент Ф. В мире растений.— М.: Мир, 1972, с. 59, 62.

Как протекает дыхание? Поглощается кислород, окисляются углеводы, выделяется углекислый газ и образуется энергия, используемая растением на рост и развитие*. Это на словах. А теперь в химической формуле:

С6H12О6 + 6 О2 -> 6 CО2 + 6 Н2O + химическая энергия.

А что такое фотосинтез? Это построение из воды и углекислого газа углеводов, аминокислот и других органических веществ. При этом не выделяется, а поглощается энергия, лучистая энергия Солнца. Представим и этот процесс в формуле

6 CО2 + 6 Н2O + солнечная энергия -> С6H12О6 + 6 О2.

Но мы только приоткрыли дверь в химическую лабораторию. У водных растений все протекает значительно сложнее, чем у растений суши. Погруженные растения добывают углекислый газ, разумеется, из воды, там он присутствует растворенный. Много его в воде или мало? Кислорода в воде явно меньше, чем в атмосфере: 1 л воды содержит всего 7 см3, в то время как 1 л воздуха — 210 см3. А вот углекислого газа в воде в 50 — 75 раз больше, чем в воздухе.

Вода, не содержащая CО2, имеет нейтральную реакцию; растворяя углекислый газ, вода подкисляется. Практически в большинстве водоемов есть углекислый газ и свободный, и вступивший в соединение с водой; имеется и ряд других соединений, в которых углекислый газ более или менее прочно связан. Соответственно вода может быть кислой, щелочной или нейтральной. В пресной воде содержатся многие соли; например, в речной на хлориды приходится 5,2%; сульфаты 9,9%, карбонаты 60,1%; на соединения азота, фосфора, кремния и органические вещества 24,8%; в стоячей воде содержится 6,9% хлоридов, 13,2% сульфатов, 79,9% карбонатов. Только солей в пресной воде, конечно, значительно меньше, чем в морской.

Соленость выражается в особых единицах — промилле (‰); одной промилле отвечает содержание 1 г солей в 1 л воды. Так вот, соленость океанской воды примерно 35 ‰, а пресной речной от 0,5 до 2 — 3 ‰. Многие водные растения отрицательно реагируют даже на незначительное изменение солености воды (это важно знать тем любителям растений, которые держат в аквариумах и рыб, причем порой пытаются этих рыб лечить поваренной и другими солями). Необходимо познакомиться с двумя весьма важными показателями воды — активной реакцией воды (рН) и редокс-потенциалом rH.

Часть молекул воды Н2O постоянно диссоциирует на ионы H+ и OH–. В 1 л воды при 25° С содержится всего 10-14 ионов. Если ионов H+ и OH– содержится равное количество, по 10-7 в 1 л, то вода будет нейтральной:

10-7 H+ х 10-7 OH– = 10-14.

Обычно в качестве показателя активной реакции воды берется десятичный логарифм показателя концентрации ионов с обратным знаком. Следовательно, нейтральному водородному показателю соответствует цифра 7. Если рН меньше 7 — вода кислая, если больше 7 — щелочная. Показатель рН зависит от температуры воды: чем она ниже, тем содержание ионов водорода меньше.