Aquatisch ecosysteem

Een aquatisch ecosysteem verwijst naar een glazen bak met water, waarin organismen zoals planten en vissen en (a)biotische factoren zoals hout, water en dode bladeren, een zelf-regulerende wisselwerking hebben. Oftewel, een aquarium waarin de natuur haar gang gaat.

Het (on)natuurlijk aquarium

Vaak verneem ik dat het niet mogelijk zou zijn om een ecosysteem in een aquarium te creëren. “Een aquarium kan nooit écht natuurlijk zijn.” Maar hoe natuurlijk of onnatuurlijk is een aquarium?

Laten we deze vraag eens verbreden. Hoe natuurlijk is een reservaat in Belize? Hoe natuurlijk is de Hoge Veluwe in Nederland? Of de duiven in een stad? Het koraal dat aan een gezonken schip groeit? Of het gat in mijn tuin waar alleen rubberfolie overheen ligt? Het rubberfolie is inmiddels wat jaartjes onzichtbaar door regenwater, planten, afgevallen bladeren van bomen en amfibieën.

En zo kijk ik ook naar een aquatisch ecosysteem. Een glazen bak die binnen in huis staat, waarin een “een bepaalde natuur” haar gang gaat.

Alleen valt er geen regen of boombladeren in de glazen bak. Af en toe een beetje hulp is gewenst. Zo vang ik het regenwater buiten op en verzamel ik gevallen bladeren op de grond, en voeg beide zo nu en dan eens toe aan mijn “aquatische ecosystemen”.

Principes

Om een aquarium als klein aquatisch ecosysteem op te zetten dat zichzelf tot op zekere hoogte kan reguleren, zal naast groei ook afbraak toegelaten moeten worden, zodat een trofische piramide ontstaat.

Dit verlies van energie is te wijten aan verschillende factoren, zoals dissimilatie (de afbraak van stoffen in organismen), onverteerde delen van voedsel, en het feit dat niet alle organismen worden gegeten of overleven.

De trofische piramide begint bij een hoge massa producenten, oftewel, fotosynthetiserende organismen, zoals planten, die anorganische stoffen (mineralen) omzetten in organische stoffen.

De volgende stap zijn vaak herbivoren, oftewel planteneters. In een relatief kleine glazen bak is het niet makkelijk om dit niveau mee te nemen. Voor de glazen bak slaan we dit niveau dan ook over.

Naast planten treffen we ook microbiota in aquaria aan: bacteriën, archaea, schimmels en algen. Dit vormt al een trofische piramide op zich, met bovenaan de piramide “kleine diertjes” die op het menu staan van visjongen en kleinblijvende vissoorten.

Delen van planten sterven af. De afstervende delen, zoals bladeren, vormen een voedselbron voor detrivoren. En ook detrivoren staan op het menu van visjongen en kleinblijvende vissoorten.

Planten en dieren scheiden ook organische stoffen uit. Deze stoffen worden door microbiota gebruikt als energiebron, waaruit anorganische stoffen (mineralen) vrijkomen. Deze mineralen worden door planten opgenomen.

Groei en afbraak

De afbraak van organisch materiaal vormt in de trofische piramide een natuurlijk onderdeel. In de aquariumhobby wordt doorgaans groei en bloei verwelkomt, maar willen we niets weten van afval en verderf. “Zelf wil je ook niet in je eigen poep rondzwemmen”, is een veelgehoord credo, waaruit een antropomorfische benadering van de hobby blijkt. Ik wil inderdaad niet in mijn eigen poep rondzwemmen, maar vissen zwemmen wel in hun eigen poep rond. En die poep breekt snel af, waaruit weer mineralen vrijkomen.

Ook bladeren van planten die verkleuren en uiteindelijk los komen van de plant laten we in het aquarium achter. Het blad zal afbreken en de trofische piramide voeden. Dit kan worden aangedikt door dood blad van bomen soms toe te voegen.

Water verversen

In een aquatisch ecosysteem hoeft het water niet verwisselt te worden, maar zal het wel moeten worden aangevuld. Het systeem zuivert zichzelf door de groei van planten. “Zichzelf zuiveren” klinkt als een sprookje, maar het verwoord een aantal wezenlijke aspecten:

• Giftige stoffen die van buitenaf in het systeem komen, worden door planten en dieren opgenomen; we hopen door de hoge plantendichtheid, dat het vooral planten zijn die verontreiniging (PFAS, microplastics, medicijnresten) opnemen.
• Pathogenen worden door gezonde planten en dieren bestreden.
• Organische stoffen en ammoniak / ammonium wordt omgezet naar mineralen en de concentraties blijven dankzij plantengroei beperkt.

Kringlopen

In een aquatisch ecosysteem zijn een aantal kringlopen van belang om bewust van te zijn. Waar normaal verschillende routinematige handelingen worden verricht voor het onderhoud van een aquarium, vinden in een aquatisch ecosysteem interventies veel sporadischer en adhoc plaats op basis van observatie.

Water

De waterkringloop zal je bekend zijn. Water verdampt uit zee en wateren, slaat elders neer en komt, in grondwater en wateren terecht. En voorts consumeren organismen water en lozen het elders. In een aquarium zien we iets soortgelijks. Water verdampt en wordt geconsumeerd door dieren en planten. Het waterniveau in een aquarium daalt dus langzaam tot het volledig uitdroogt.

Een aquatisch ecosysteem kan enigszins gesloten worden gemaakt door het aquarium aan de bovenkant grotendeels af te sluiten met een glasplaat. Het verdampte water slaat neer op het glas en druppelt weer terug het aquarium in.

Omdat ik planten ook boven het wateroppervlakte wil laten groeien en het ecosysteem ook van bovenaf wil kunnen bewonderen, maak ik liever geen gebruik van een glasplaat. Dan maar wat vaker het water aanvullen.

Planten gebruiken naast CO₂, ook veel water voor hun groei. Voor het aquatisch ecosysteem kun je er voor kiezen om de dalende waterlijn aan te vullen met kraanwater. Direct uit de kraan, zonder toevoegingen of bewerkingen. Kleine verontreinigingen in kraanwater, zoals PFAS, microplastics en medicijnresten, worden door planten en dieren opgenomen. Door de hoge plantendichtheid hopen we dat een groot deel door planten wordt opgenomen.

In het kraanwater zitten verder alle mineralen die het aquatisch ecosysteem levend houden. De vraag is of dit voldoende is.

Welnu, het is aan het aquatisch ecosysteem om dit te reguleren. Je zult bijvoorbeeld zien dat planten, de economisch slecht presterende bladeren, opgeven en investeert in nieuwe bladeren dichter bij het wateroppervlakte. Dit is een consequentie van ‘de natuur haar gang laten gaan’.

Je kunt er voor kiezen om periodiek extra mineralen toe te voegen aan het ecosysteem, om de bak “groener te laten kleuren”. Met name wat extra nitraat, kalium, fosfaat en magnesium. Calcium en sulfaat is vaak in voldoende mate aanwezig in kraanwater. Zie het artikel over plantenvoeding.

Gas

Net als bij dieren vindt er bij planten continue celademhaling in mitochondriën plaats, waarbij onder meer glucose en zuurstof worden omgezet in energie, en CO₂ als bijproduct vrijkomt. Daarnaast vindt er in planten bij daglicht fotosynthese in bladgroenkorrels plaats, waarbij mineralen en CO₂ worden omgezet in glucose, en O₂ vrijkomt.

Planten produceren dus hun eigen eten, terwijl dieren voor de glucose-inname, afhankelijk zijn van de directe of indirecte (via andere dieren) consumptie van planten.

Produceren planten ook hun eigen O₂? Je zou zeggen dat dit heel logisch is, maar let wel, de meeste planten die we in aquaria houden zijn moerasplanten, die typisch maar ten dele onder water staan. Afijn, we gaan er vanuit dat planten netto producten van zuurstof zijn. Ze maken dus meer zuurstof dan ze zelf verbruiken. Dit zuurstof wordt ten dele afgegeven aan de omgeving, waarmee symbiotische microbiota met zuurstof worden gevoed.

Planten zijn op hun beurt gebaat bij een relatief hoge CO₂ concentratie. In water komt de concentratie op basis van natuurlijke diffusie van CO₂ vanuit de atmosfeer, niet boven de 1 ppm uit. Door de afbraak van cellulose-rijk materiaal, zoals hout, schors en bladeren, wordt de concentratie iets verhoogd naar zo’n 3 ppm. Voor de afbraak door microbiota wordt O₂ verbruikt en daar helpen planten weer bij.

Energie

In het aquatisch ecosysteem nemen verschillende mineralen concentraties over het algemeen langzaam af. De snelheid van afname wordt vertraagd door de productie van afvalstoffen / uitscheiding van organische stoffen, door plant en dier. Het organisch materiaal en organische stoffen worden door detrivoren en microbiota afgebroken. Bij de afbraak door microbiota komen mineralen vrij.

Hoe de mineraalstromen exact verlopen is heel lastig vast te stellen. Planten en microbiota spelen in ieder geval een hoofdrol in het reguleren van de stromen. Bij grote tekorten van een bepaald mineraal, kunnen bladeren bijvoorbeeld worden opgeoffered door een plant, waaruit door afbraak weer mineralen vrij komen. Veel soorten (mobiele) mineralen zullen ook actief uit het blad worden onttrokken door de plant

Het aquatisch ecosysteem kan er na 5 jaar dus volstrekt anders uitzien dan bij de start.

Naast mineralen hebben organismen ook eiwitten, vetten en koolhydraten nodig. Planten produceren deze zelf, maar dieren halen ze uit de consumptie van planten, direct (herbivoren) en / of indirect via andere dieren (omnivoren en carnivoren).

De afbraak van organisch materiaal en de aanwezigheid van detrivoren, vormt een levensbron voor kleine vissen.

Mits de glazen bak groot genoeg is, de plantendichtheid hoog en er veel dood organisch materiaal op de bodem ligt, kunnen kleinblijvende vissen worden gehouden zonder deze te moeten voeren.

Organismen

Planten

Iedere aquariumplant leent zich in principe voor het opzetten van een aquatisch ecosysteem. De meeste aquariumplanten zijn moerasplanten en kunnen ook prima boven het wateroppervlakte uitgroeien. En zonder interventie zullen ze dit na verloop van tijd ook doen.

Daarnaast zal er competitie plaatsvinden. Direct en indirect. Het gevolg: enkele plantensoorten zullen het onderspit delven. Slechts één of enkele plantensoorten blijven na verloop van tijd over.

Zover wil je het misschien niet laten komen en dan is interventie noodzakelijk. Door planten te trimmen, eruit te halen, en / of door extra mineralen aan het water toe te voegen.

Microbiota

Microbiota is een verzamelnaam voor archaea, bacteriën, schimmels en algen. Deze gemeenschap ontstaat vanzelf en selecteert zichzelf. Daalt de concentratie bicarbonaten in je water, dan zal de gemeenschap er anders uit komen te zien. Daar hoef je niet voor te doen. Daar hoef je geen potje met bijvoorbeeld Rhodopseudomonas palustris aan toe te voegen.

Wormen, slakken en kreeftachtigen

In je bak zullen automatisch ook wormen, slakken en kleine kreeftachtigen verschijnen. Zeker als je planten gaat toevoegen. En een aantal kreeftachtigen (amfipoden en isopoden) zul je waarschijnlijk zelf moeten toevoegen.

• Amfipoden (vlokreeftjes) zoals Hyalella azteca en Gammarus fasciatus
• Isopoden (pissebedden) zoals Asellus aquaticus of communis en Lirceus
• Copepoden (roeipootkreeftjes) zoals Cyclops

Met behulp van een camera kijk ik geregeld naar het substraat op zoek naar met name eenoogkreeftjes. Zolang ik kleine beestjes boven het substraat door het water zie schieten, ga ik ervan uit dat hele kleinblijvende visjes over voldoende voedsel beschikken.

Vissen

De keuze voor vissen in een aquatisch ecosysteem is veel breder dan je wellicht veronderstelt. Heel veel hangt af van de grootte van de glazen bak en bijvoeren. Over het algmeen geldt, dat kleinblijvende vissoorten uit subtropische en gematigde streken zich goed lenen voor een aquatisch ecosysteem. De Dario tigris is zo’n vissoort.

Factoren

Aquarium

Het aquarium kan in principe ieder formaat hebben. Het totale watervolume is van veel minder belang dan het oppervlakte. In het nano voorbeeld verderop, wordt uitgegaan van een 30 x 18 cm oppervlakte. Dit lijkt te klein te zijn om een enkel Dario visje te houden zonder het te moeten voeren. Met een oppervlakte van 45 x20 cm, bijvoorbeeld, wordt het al makkelijker.

Water

Het water in een glazen bak waarin de natuur haar gang kan gaan, heeft de neiging om zacht te worden. Je zou dit kunnenmet wat kalksteen, Voorts wil je de natuur zoveel mogelijk haar gang laten gaan. We komen dan vanzelf uit bij een zacht water habitat. Kraanwater vormt een prima startpunt en het zal niet lang duren voordat het water structureel zachter wordt.

Verdampt en geconsumeerd water kun je aanvullen met kraanwater.

Bodem

Ieder substraat leent zich prima. Cellulose-rijk substraat (zie Walstad methode) heeft heel misschien een lichte voorkeur, maar het toevoegen van hout en dode bladeren van bomen werkt ook prima. Nutrienten-rijk substraat is ook geschikt. Trek je niet veel aan van de speciale eigenschappen van dit soort bodems. De bodem in een aquarium wordt zeer sterk bepaald door de glazen bodem die ieder substraat van onderen volledig afsluit.

Zand is ook een prima basis. Het dode zand komt er vrij snel tot leven zodra mineralen en organisch materiaal hun weg in de bodem vinden en planten hun wortelsysteem ontwikkelen. De planten geven zuurstof via de wortels af

Ongeacht welke bodem je gebruikt zou ik hout en dode bladeren van bomen toevoegen. Niet alleen voor het vrijkomen van CO₂, maar ook als voedingsbodem voor detrivoren en verrijking en schuilplaats voor kleine vissen.

Licht

Zonlicht is de motor van het aquatisch ecosysteem en draagt naast licht ook bij aan wartme. Zowel het licht en warmte fluctueren natuurlijk tussen dag en nacht en tussen de seizoenen.

Het aquatisch ecosysteem komt in een natuurlijk verlichte ruimte te staan. Er gaat niets boven direct zonlicht dat de bak verlicht. Maar het is natuurlijk best tricky. Zeker bij de opstart. Door gebruik te maken van donker raamfolie of een onderlegger die tegen de bak staat, kan direct zonlicht worden geblokt. Met name in de lente en zomer is dit verstandig.

De voorkeur gaat uit naar direct zonlicht in de ochtend, wanneer planten glucose produceren. De bak komt dus te staan dicht bij een ruim op de oost-zijde.

In de winter zou je de bak eventueel kunnen voorzien van verlichting, zodat je ook ’s avonds in de bak kunt kijken. zorg dan voor zwakke verlichting (lage lichtintensiteit).

Temperatuur

Het verwarmen van een aquarium met een thermometer is passend voor equatoriale zoetwater habitats die door een relatief hoge en constante temperatuur worden gekenmerkt. Dit soort habitats worden in gedomineerd door algen en schimmels. Niet door planten.

Voor een aquatisch ecosysteem gaan we uit van gematigde tot subtropische condities. De temperatuur volgt het licht. In veel woonkamers is dit het geval: overdag is er licht en is het warmer dan ’s nachts, en in de zomer is het licht sterker en is het warmer dan in de winter. Deze natuurlijke fluctuaties staan we niet alleen toe, maar verwelkomen we met open armen.

Een ‘nano’ voorbeeld

In dit voorbeeld ben ik uitgegaan van de kleinst denkbare glazen bak, die ik toelaatbaar achtte om een enkele Dario tigris vis in te houden. De oppervlakte van de bak is 30 x 18 centimeter.

De glazen bak is gevuld met zand bedenkt met veel hout en bladeren. Kraanwater. Grof hoornblad (Ceratophyllum demersum) en Europees kikkerbeet (Hydrocharis morsus-ranae). Posthoornslakken en één Dario tigris.

Het dalende waterniveau vul ik maandelijks aan met kraanwater, direct uit de kraan, zonder bewerkingen of toevoegingen.

Na 6 maanden is de bak er iets anders uitgaan zien:

• De ionen-concentratie (organische en anorganische stoffen) schommelt zo rond 80 ppm.
• De kikkerbeet trim ik inmiddels geregeld omdat het hoornblad in de verdrukking komt. Da’s op zich niet erg, maar voor het oog heb ik liever wat meer hoornblad.
• Het hoornblad onder het wateroppervlakte blijft er groen en gezond uitzien, terwijl het dichter bij de bodem volledig lijkt te zijn verdwenen.
• Ik heb zeer veel moeite om kleine beestjes te vinden en wellicht heeft de Dario tigris hier ook last van. Daarom voer ik wekelijks wat Artemia nauplii.

Blijf scapen,
Ruud

Heb je vragen of opmerkingen? Stuur me een bericht: