Abonado con dióxido de carbono

Los acuariófilos de hoy no son como los aficionados de antaño. El dióxido de carbono ha pasado de ser el "gas maldito" que mataba a los peces, a ser el "gas bendito" que ayuda a mantener las plantas de nuestro acuario más sanas y saludables y que, por otro lado, también ayuda a controlar el pH. El presente artículo se complementa con otros ya publicados (ver fotosíntesis y química del agua). Creemos que, en este caso, resulta más importante que nunca, la lectura de dichos artículos para comprender mejor el papel que juega el dióxido de carbono en nuestro acuario y en nuestras plantas. Ya sabéis los seguidores de AlaquaIrum, que es impensable plantearse mantener un exuberante jardín acuático teniendo en cuenta sólo uno de los peldaños de esa escalera imaginaria que siempre os decimos, pero es nuestro deber volvéroslo a recordar ahora.

Un poco de historia

Durante muchos años el CO 2 fue considerado un gas maligno que debía ser eliminado a toda costa por medio de aireadores. Éstos facilitan el intercambio de gases con la atmósfera y enriquecen el agua de oxígeno, eliminando así, el maldito gas que creían era la causa principal de la muerte de los peces.

En esta época, la iluminación de los acuarios era más bien escasa y, por tanto, las plantas, al no tener suficiente energía, tampoco tenían una tasa de absorción de nutrientes demasiado "elevada". Ningún elemento parecía ser un factor limitante en su crecimiento. La cosa cambia en el momento que empieza a aumentarse la intensidad de luz y, por consiguiente, el proceso de la fotosíntesis aumenta en su eficacia, lo que conlleva un incremento en la asimilación de nutrientes pero.... ¡sorpresa! Pese a garantizar una correcta fertilización mineral, las plantas se mantenían verdes, pero había algo que no les permitía crecer: un factor limitante .

Fue curioso observar como la gente de entonces se llevaba decepciones que aún hoy en día son frecuentes entre los acuariófilos. Después de gastarse cantidades desorbitadas de dinero en montar la más alta tecnología en sus acuarios, los aficionados ven como los resultados no son los esperados. Eso fue lo que pasó con la idea flamante de aumentar la intensidad de luz y que condujo, años más tarde, a realizar experimentos sobre que "agente" era el causante del mal crecimiento de las plantas.

En el año 1965, el Dr. Geisler analizando la concentración de dióxido de carbono en los biotopos naturales y en los acuarios, descubre que seguramente en este gas se encontraría el factor limitante que entorpecía el crecimiento de las plantas. Este científico no iba desencaminado, como demostraron estudios posteriores.

Este descubrimiento hizo despegar la creación de los sistemas de inyección de CO 2 más inverosímiles que todavía, muchos de ellos, son utilizados debido a su escaso precio. Algunos son: agua carbonatada, sistema de levaduras, etc... Poco a poco la tecnología fue mejorando hasta que llegamos a los sofisticados aparatos actuales que ganan notablemente en seguridad, eficacia y mantenimiento.

Relación entre la concentración de CO2 y el tampón de carbonatos

Antes de abordar el tema de este apartado, debemos definir un concepto importante: la alcalinidad . Ésta se define como los miliequivalentes de ácido necesarios para volver neutra una agua muy alcalina. Aunque esta definición os puede "sonar a chino", no os preocupéis, tiene una moraleja muy fácil de entender.

La alcalinidad de un agua viene marcada por toda una serie de sales disueltas: silicatos, boratos, fosfatos... pero, sin duda, quien determina mayormente la alcalinidad, son los bicarbonatos. Así pues, un agua con una concentración elevada de bicarbonatos diremos que tiene más alcalinidad que un agua con una baja concentración de éstos. De hecho, podemos hacer un "símil didáctico" y decir, que las aguas duras tienen más alcalinidad que las aguas blandas y que las aguas con más alcalinidad, son aguas duras y con un pH más alto que las blandas. Veremos a lo largo de este artículo como esto no siempre es cierto. Podemos encontrar aguas blandas con pH altos.

Volvamos a la definición rebuscada. Como somos conscientes que no todo el mundo sabrá lo que es un miliequivalente (meq), os lo vamos a traducir en medidas que os resultarán más familiares.

1 meq de H2CO3 (ácido carbónico) = 50 ppm (mg/l) de CaCO3 (carbonato cálcico).

Los acuariófilos hispanos no trabajamos con mg/l de carbonato calcio, sino que utilizamos los test de dureza alemanes. Así tenemos:

1ºdH (dureza del agua) = 17,9 ppm de CaCO3

A partir de ahora, con estos números, ya podéis hacer una sencilla regla de tres y saber qué concentración de carbonato cálcico hay en vuestro acuario, a sabiendas de la dureza que tenéis en grados alemanes.

El carbono que interacciona con la química del agua de nuestro acuario recibe el nombre de carbono inorgánico disuelto (DIC). Lógicamente, el carbono orgánico disuelto (DOC) también tiene su importancia, pero no influye de manera directa en el sistema de reacciones del tampón carbonatos ("buffer" de carbonatos).

Equilibrios químicos del DIC

Decimos equilibrio químico, porque estas reacciones químicas son reversibles. Es decir, podemos ir hacia derecha o izquierda dependiendo de lo que suceda en el agua. Así, cuando añadimos un ácido al acuario, éste no altera tan rápido su pH si hay un buen "colchón" de bicarbonatos. Esto es debido a que parte de los H + se combinan con el bicarbonato sin bajar el pH. Del mismo modo, cuando añadimos dióxido de carbono (CO 2 ), se forma ácido carbónico y se forman H + que hacen bajar el pH (la reacción va hacia la derecha).

En resumidas cuentas, podemos decir que el pH se ve afectado por los iones en disolución (en general) y, entre los cuales, se encuentran representantes del DIC. Del mismo modo, la concentración de CO 2 está relacionada con el pH.

Como puede verse en esta tabla, las aguas ácidas contienen más gas en disolución que las aguas duras. En éstas, la mayor parte del DIC está en forma de bicarbonatos y/o carbonatos (estos últimos precipitan) y no todas las plantas son capaces de asimilar bicarbonato. Ya veremos más adelante qué estrategias tienen las plantas para proveerse de carbono.

A la tabla anterior, le acompaña otra que permitirá al aficionado conocer de una manera rápida, sencilla y orientativa, cuál es la concentración de dióxido de carbono en su acuario. Sólo es necesario conocer el pH y el kH (dureza de carbonatos) y tener un agua no muy cargada de nutrientes (los fosfatos, por ejemplo, sesgarían bastante el resultado).

La concentración "ideal" de dióxido de carbono (si es que existe alguna) es aquella comprendida entorno a los 15-25 mg/l. Lo importante es que no se den valores extremos. Nunca superéis los 35 mg/l ni bajéis de los 12mg/l.

Efecto de las plantas sobre el tampón de carbonatos

El tampón de carbonatos actúa en el acuario como una batería para las plantas (King, 1972). Durante el día, las plantas están activas fotosintéticamente y disminuyen la concentración de bicarbonatos del medio (la reacción va hacia la izquierda) por consumo directo del dióxido de carbono o, también, del propio bicarbonato. Por el contrario, durante la noche, las plantas liberan CO 2 y no lo consumen (hay respiración pero no fotosíntesis), de modo que la reacción antes comentada, ahora va hacia la derecha y se forma bicarbonato. Se recarga la batería que se consume durante el día. He aquí la causa de la fluctuación del pH día/noche típica de un acuario con plantas.

De todos modos, hay que decir, que los acuarios con una gran concentración de bicarbonatos apenas experimentan dicha fluctuación.

Los casos peligrosos de alcalosis (pH alto) vienen cuando el agua es blanda. Recordad que comentamos al inicio de este artículo que podía darse el caso de un acuario de agua blanda con un pH alto. ¿Por qué esta paradoja?

Un poco ya lo hemos explicado en el párrafo inicial de este apartado. Las plantas consumen dióxido de carbono, lo que implica que también disminuyen la concentración de bicarbonato en disolución. Por consiguiente, todo el carbono que queda en el medio está en forma de carbonato (sal insoluble) y. al disminuir la concentración de bicarbonato, el pH es más susceptible a fluctuaciones, elevándose en este caso. Si en ese momento, añadiéramos un ácido al agua, también nos sería más fácil bajarlo, al haber disminuido las plantas los bicarbonatos presentes en el agua que son quienes hacían de "buffer". De ahí que sea peligroso mantener un acuario con el agua muy blanda sin añadir CO 2 : el riesgo de que suba el pH a cotas peligrosas (8-9) es muy alto. Peligrosas, se entiende, porque se mantienen peces de aguas blandas y ácidas en este tipo de acuarios.

Un nutriente limitante: el carbono

De todos es sabido que cuando las plantas no reciben todos los nutrientes que necesitan, su crecimiento se resiente. Quizá se habla mucho de los nutrientes minerales, pero tampoco conviene olvidarse del carbono. Ya sabéis que el mantenimiento de un acuario plantado es una escalera donde todos los peldaños tienen su importancia.

Si hacemos una comparación entre la producción de las plantas terrestres y las acuáticas, enseguida nos daremos cuenta que nuestras queridas plantas acuáticas son los patitos feos de la lista. Aún habiendo nutrientes a su disposición y luz abundante, las plantas acuáticas ven limitado su crecimiento. La razón debemos buscarla en el CO 2 y en la física.

Las plantas son organismos sésiles que no pueden desplazarse en busca de alimento ni en busca de las zonas que favorezcan su crecimiento (como lo haría un animal). Aunque parezca una tontería lo que acabamos de decir, es la clave del problema. Implica que las plantas acuáticas (y cuando decimos acuáticas nos referimos a 100% sumergidas) no pueden ir en busca del dióxido de carbono, si no que éste les tiene que venir por difusión. Cierto que el movimiento del agua puede ayudar a la difusión del gas pero, por regla general, podemos decir que la difusión del dióxido de carbono en el agua es 10000 veces menor que en el aire. Caso curioso cuando sabemos que muchas aguas naturales contienen más CO 2 que la propia atmósfera (Cole, Caraco, Kling & Kratz, 1994; Titus, Feldman & Grise, 1990), lo que nos llevaría a pensar, erróneamente, que las plantas acuáticas viven en un paraíso.

Aún así, quedan cabos sueltos y hay que hacer matizaciones para llegar a comprender bien la situación. Veamos estos datos:

Extraído de Wetzel (1983)

Si habéis seguido el hilo del discurso, encontraréis algo sorprendente en estos datos, ¿verdad?

Hemos dicho que las plantas tenían una limitación importante de acceso al carbono en el medio acuático debido a que éste les llegaba por difusión pero... ¿a caso las marinas no están en las mismas condiciones que las continentales? La respuesta es NO.

La respuesta no tenemos que buscarla en la concentración, sino en la constancia de dicha concentración. Las plantas marinas tienen una fuente constante de carbono (Reiskind, Seamon & Bowes, 1989), mientras que las plantas acuáticas continentales, tienen que superar oscilaciones a lo largo del día. Por suerte para ellas, aún en estas difíciles condiciones, las plantas acuáticas sumergidas continentales han sabido sacarle partido a la situación gracias a su versátil maquinaria fotosintética.

Seguro que más de uno de vosotros al leer este apartado va a pensar: "si el CO 2 es un limitante, hagamos que no lo sea". La tesis es correcta pero hay que ir con cuidado. Las cosas son malas, tanto por exceso como por defecto (y no hablamos sólo del peligro que supone a los propios peces). Es cierto que la presencia de dióxido de carbono en el medio estimula la fotosíntesis de las plantas, pero también es cierto, que existe un límite, y que, incluso, puede inhibirse.