Næringssalte

Cyanobakterier, alger og planter optager ammonium (NH₄⁺) og nitrat (NO₃^-) ned til umåleligt små koncentrationer i vandet og indbygger dem i cellernes aminosyrer, amider, peptider og proteiner. Derudover kan cyanobakterier optage kvælstof, der er opløst i vandet ved den såkaldte kvælstoffiksering, hvorigennem der, som det senere bliver uddybet, opbygges ammoniak (NH₃). Ammoniakken indgår i cellerne på samme måde som ammonium og nitrat.

Uden kvælstof kan planterne slet ikke leve. Og jo mere kvælstof der er, jo hurtigere vil de alt andet lige vokse og formere sig. Dyr består også af kvælstofholdige, organiske forbindelser, men de får dem ved at æde planter eller andre dyr.

Vandets kvælstofindhold spiller som nævnt ovenfor en stor rolle for planternes vækst og formering. Der er imidlertid stor forskel på, hvilke krav forskellige planter stiller til kvælstofmængden. I den ene ende af skalaen findes arter som f.eks. liden andemad og tornfrøet hornblad, der kan udnytte store kvælstofmængder, men som ikke er så gode til at udnytte små mængder. I den anden ende af skalaen findes f.eks. tvepibet lobelie og liden siv, der kan trives i kvælstoffattigt vand, men som til gengæld ikke er gode til at udnytte store koncentrationer af stofet.

Forskellige kvælstofoncentrationer vil derfor give forskellige plantearter fortrin i arternes evige, indbyrdes konkurrence. Og dermed er grunden lagt for vidt forskellige kombinationer af planter – plantesamfund – i såvel de frie vandmasser som inde ved bredzonen. Forskellige plantesamfund huser forskellige dyresamfund. Disse forskelle udbygges yderligere af forskelle i søernes fosforindhold, surhedsgrad og fysiske miljø. Især veksler kvælstofs og fosfors indflydelse på plante- og dyresamfundene i løbet af året, som det bliver beskrevet nærmere i afsnittet om fosfors betydning senere i dette kapitel.

I små, næringsrige damme og i større, forurenede søer møder man plantesamfund, der er knyttet til de mest kvælstofrige og fosforrige forhold. I kvælstofrige damme, der tidligere opstod pga. aføb fra møddinger, nu pga. andeopdræt eller tilførsel af nitratrigt drænvand, fnder man flydende planter, som har rødderne hængende frit ned i vandet og derfor benytter det som eneste næringskilde. De gælder arter som lille, stor og tyk andemad, frøbid og vandrøllike. I kvælstofrige søer fnder man de næringskrævende rodfæstede arter børstebladet vandaks, kruset vandaks og vandpest.

Flytter man blikket til plantesamfund knyttet til de mest kvælstof- og fosfatfattige forhold, møder man hele striben af rosetplanter fra næringsfattige søer såsom tvepibet lobelie, strandbo, gulgrøn og sortgrøn brasenføde samt sekshannet bækarve, som alle har store rodnet og efektiv udnyttelse af næringsstoffer i søbunden. Men til de nøjsomme arter hører også de store, kolonidannede cyanobakterier søblomme og sø-brombær, som kan skaffe sig kvælstof ved fiksering af rent kvælstof, der er opløst i vandet. En tredje type organismer i fattige søer skaffer sig ekstraforsyning af kvælstof og fosfor ved at fange dafnier og fordøje dem. Det drejer sig f.eks. om blærerod, som til gengæld mangler rødder og ikke benytter søbunden som næringskilde (figur 13-14).

For at få fat i det hårdt bundne fosfor udskiller planktonalger enzymer, der kan opløse de fosforholdige forbindelser. Rodfæstede planter optager især fosfat med rødderne, og de udskiller citronsyre, æblesyre og andre organiske syrer, der opløser fosforholdige mineraler i søbunden. De små rosetplanter fra næringsfattige søer danner symbiose med svampe, som er særligt effektive til at få kontakt med bundet fosfor i søbunden via et vidt forgrenet net af hyfer. Hos rosetplanten strandbo kan hyfenettet være 10 gange længere og have et 4 gange større overfladeareal end rødderne (figur 13-15).

Adskillige arter i planteplanktonet fanger bakterier, og nogle æder endog organismer større end dem selv og skafer sig herved fosfor. De får samtidigt et tilskud af kvælstof. planten blærerod er bemærkelsesværdig ved, at den mangler rødder; den skafer sig i stedet fosfor (og andre næringssalte) ved at fange dafnier i små blærer, der ligner dafnier af udseende. Blærerne er en fængselsfælde, som udløses af byttet ved berøring. Byttet suges ind i blæren og fordøjes. I alle tilfælde optræder denne alternative fosforforsyning i næringsfattige søer og damme, hvor vandet indeholder meget lidt opløselig næring (figur 13-16).

I perioder af året, hvor der er overskud af fosfor i vandet, er planteplankton og bakterier i stand til at foretage en såkaldt luksusoptagelse, der er større end det umiddelbare behov, hvorfor fosfor lagres i cellerne som polyfosfatkorn. Luksusoptagelsen kan overstige organismernes umiddelbare behov 10 gange, så 1 celle senere kan blive til 10 nye celler helt uden at optage yderligere fosfor udefra.

Alle organismerne indbygger fosfor i arvematerialet, DNA og RNA, i energiforbindelsen ATP og i de såkaldte fosfolipider (fosfor bundet til fedtstoffer), som findes i alle membraner, der omgiver celler, cellekerner, grønkorn, mitokondrier og andre indre strukturer. Mangler cellerne fosfor, rammer det derfor energistofskiftet, og cellevæksten går i stå.

Som antydet ovenfor er fosfor på samme måde som kvælstof afgørende for planters vækst og formering. Det giver sig udslag i forskelligt udformede plante- og dyresamfund alt efter, hvor god eller dårlig fosforforsyningen er.

I nogle tilfælde spiller fosfor hovedrollen, i andre tilfælde kvælstof. Endvidere kan fosfor påvirke udviklingen af de cyanobakterier, der er stand til at fiksere kvælstof.

I en del søer begrænser fosfor planteplanktonets udvikling om foråret, mens kvælstof har en større rolle om sommeren. Det er faktisk en væsentlig grund til, at både Danmarks og EU’s strategi for at reducere den forurening, der skyldes næringssalte (eutrofering), bygger på reduktion af såvel fosfor- som kvælstoftilførslen.

Den vekslende betydning af de to stoffer skyldes, at kvælstof vinter og forår i langt højere grad end fosfor tilføres udefra med den store afstrømning fra markerne. Endvidere ligger fosfor ret fast bundet i søbunden på disse årstider, hvor iltindholdet er højt og pH-værdier er neutral til svagt basisk i vandet, hvorfor fosfor binder sig meget fast til iltede jernforbindelser og til aluminiumforbindelser. Om sommeren er der til gengæld en relativ lavere tilførsel af kvælstof udefra, og en del nitrat går tabt ved denitrifkation i den iltfrie søbund. Omvendt frigøres fosfat fra søbunden, når jernforbindelser opløses under iltfrie forhold, og aluminiumforbindelser opløses ved høj pH pga. planteplanktonets fotosyntese.