수초에 필요한 다량 영양소
다량영양소는 수초가 대량으로 소비하는 영양소로 수초의 여러가지 생리작용에 필수적인 요소다.  이 영양소가 결핍되면 식물은 성장하지 못하거나 손상부위를 치유하지 못하게 되고, 신체조직의 건강상태를 유지하지도 못하게 된다.


칼슘


칼슘은 세포벽 구조를 형성하고 삼투성을 유지하는 데 사용되는 핵심적인 요소다.  칼슘은 또한 효소로도 작용한다.  대부분의 물에는 칼슘이 충분하게 존재하지만 우수나 역삼투수를 수조에 사용하는 경우 칼슘 부족현상이 발생할 수 있다.  자갈을 기반으로 한 바닥재(석영자갈은 제외)는 약간의 칼슘을 향유하고 있으며, 수조에 수돗물을 사용한다면 대부분의 종에게 충분한 양의 칼슘을 공급할 수 있게 된다.대부분의 경우, 칼슘을 수조에 인공적으로 투여해서는 절대로 안된다.  이렇게 하면 물의 경도가 높아지고 다른 영양소의 가용성을 제약하는 문제가 발생하게 된다.  그러나 야생에서 경수에 서식하는 종의 대부분은 높은 칼슘농도를 요구한다.  자연환경에서 칼슘을 언제나 쉽게 취할 수 있기 때문에 이런 경수형 수초는 칼슘이 낮은 환경에서는 효율적으로 칼슘을 흡수하지 못하는 문제가 발생할 수 있다.


탄소


탄소는 모든 살아있는 유기물의 기본구조를 구성하는 벽돌과 같은 역활을 수행한다.  일반적으로 건조된 식물성 바이오매스의 40-50 % 가 탄소다.  즉 식물은 이산화탄소로부터 탄소를 흡수하는데, 이때 이산화탄소는 광합성을 통해서 산소분자와 탄소로 분해된다.  식물은 산소와 탄소를 모두 필요로 하지만 탄소요구량에 비해 산소요구량은 그리 많지 않기 때문에 대부분의 산소는 기체방울의 형태로 잎을 통해 배출된다.이산화탄소는 기체이기 때문에 수중에 존재하는 이산화탄소의 양은 공기와 물 사이에서 이뤄지는 가스교환의 영향을 받는다.  만일 수면의 분자가 고도로 활성화돼 있다면 물과 공기간의 가스교환이 증가하고, 공기 중 이산화탄소 농도에 따라 수중의 이산화탄소 농도는 올라가거나 떨어지게 된다.  수초가 수중에서 충분한 양의 이산화탄소를 얻기 위해서는 수중의 이산화탄소 농도가 공기 중의 일반적인 이산화탄소 농도보다 훨씬 높아야 한다.  이것은 다시 말하자면 이산화탄소가 공기 중으로 부터가 아닌 물 내부로 부터 공급돼야 한다는 것을 의미한다.자연상태나 수조 내에서 이산화탄소는 박테리아의 의해 유기물이 분해되거나 동물과 식물이 호흡하는 과정에서 물속으로 녹아들게 된다.  수초는 여러가지 방법으로 이산화탄소를 얻을 수 있는데 가장 대표적인 방법은 뿌리를 통해 바닥에 있는 이산화탄소를 흡수하거나, 잎을 통해 수중에 용해된 이산화탄소를 얻는 것이다.  호흡의 결과 생성된 이산화탄소를 재활용할 수도 있고, 수중의 중탄산염이 분해되면서 발생한 이산화탄소를 활용할 수도 있다.  엄청난 양의 유기물로 인해 바닥 속의 이산화탄소 농도는 매우 높지만 바닥 전체로 퍼져나가지 않기 대문에 수초의 뿌리가 즉시 대량으로 이용할 수 있는 것은 아니라는 점을 유의하기 바란다.수초가 이산화탄소를 얻는 가장 쉬운 방법은 잎을 통해 수초를 둘러싸고 있는 물로 부터 얻는 것이다.  어떤 수조의 경우 이산화탄소 농도가 충분하기도 하지만 대부분의 수조는 이산화탄소의 부족으로 인해 성장에 제약이 발생한다.  이런 경우에는 광합성을 극대화할 수 있도록 이산화탄소를 이산화탄소 공급장치로 인위적으로 보충해 주는 것이 필요하다.



마그네슘



마그네슘은 모든 식물에 있어서 여러가지 핵심적인 생리작용에 관여하는 매우 중요한 다량 영양소로 엽록소의 중요한 구성성분이기도 하다.  마그네슘은 지방, 유지, 전분을 구성하는 효소를 활성화시키는 데 사용되기도 한다.  마그네슘은 경수에 존재하며 칼슘농도에 비례적으로 존재하기도 한다.  그러나 수돗물의 마그네슘 농도는 지역에 따라 매우 큰 편차를 보이기 때문에 추가적으로 마그네슘을 투여할 필요가 있는지 확인하기 어려운 문제가 있다.   물론 상수도 당국은 일반적으로 현지 수돗물의 성분분석표를 공개하고 있으며, 마그네슘농도를 측정할 수 있는 진단키트를 이용해 농도를 확인할 수도 있다.  수초 수조에 이상적인 마그네슘 농도는 5-25 mg/ℓ 이지만 상당수의 종은 자연상태에서 이 범위를 벗어나는 농도에서도 무리 없이 살아간다.일반적으로 경수지역의 수돗물에는 충분한 양의 마그네슘이 함유돼 있다.  고영양 바닥재나 토양기반 바닥재를 사용하게 돼면 지속적으로 수중에 마그네슘을 공급할 수 있다.  이외에도 연수에 사용하도록 특별히 고안된 액비를 사용할 수도 있다.  많은 종류의 액비는 엡솜 솔트라고 알려진 황산마그네슘을 함유하고 있다.  이 성분은 마그네슘과 황 두가지 영양분을 모두 공급하는 이상적인 수단이다.  하지만 수중에 마그네슘의 농도가 과도하게 높으면 인과 같은 다른 영양분의 흡수에 문제가 발생할 수 있다.  사실 인 결핍은 종종 마그네슘 과다 때문인 경우가 많다.




질소



질소는 수생식물과 육상식물 모두에게 성장과 건강을 위해 매우 중요한 영양소다.  질소는 단백질과 핵산을 만드는 데 주로 사용되며, 건조한 식물체 중량의 1-2 % 를 차지한다.  식물은 질소를 기체 형태로 흡수하기 보다는 암모니아 (NH3), 암모늄(NH4+), 아질산염(NO2-), 질산염(NO3-)의 형태로 흡수하며, 대부분의 식물은 질소를 특히 암모늄이나 질산염의 형태로 흡수한다.  비록 종에 따라 선호도가 다르긴 하지만 일반적으로 질산염 보다는 암모늄을 더 선호하는 편이다.  식물이 암모늄을 더 선호하는 이유는 암모늄을 이용해 단백질을 합성할 수 있기 때문이다.  만일 질소가 질산염 형태로 흡수되면 식물은 에너지를 이용해 질산염을 다시 암모늄으로 환원시켜야 한다.  수조에서 암모늄은 물고기의 배설물이나 분해된 유기물을 통해 공급된다.  이런 찌꺼기들은 먼저 아질산염으로 변환되며 이어 생물학적 수질여과장치의 박테리아에 의해 질산염으로 분해된다.많은 식물들은 여과기의 박테리아가 질산염으로 변화시키기 전에 암모늄을 흡수하게 된다.  그러나 식물에게 필요한 암모늄을 증가시키기 위해 생물학적 여과장치의 작용을 감소시킬 필요는 없다.  산성인 연수의 경우 암모늄은 물고기에게 치명적이지 않지만, pH가 7 이 넘는 경수의 경우 암모늄은 암모니아로 변환되여 물고기와 식물 모두에게 치명적으로 작용한다.  이에 따라 경수 수조에서는 생물학적 여과가 더 중요하게 작용한다.  경수 수조의 경우 수초는 질소의 공급원으로 암모늄 보다 질산염에 더 의존한다.  수초는 보통 암모늄이 모두 소진되고 난 후에야 질산염을 제한적으로 사용하지만, 물고기를 고려할 때 질산염이 훨씬 더 안전한 질소의 공급원이라는 사실을 기억하기 바란다.  특히 경수에서라면 더욱 그러하다.다수의 액비는 질산염을 영양분의 형태로 함유하고 있지만 이런 액비를 사용하기 전에 수조 내부의 질산염 농도를 확인해볼 필요가 있다.  대부분의 경우 수초는 물고기의 배설물이나 물고기 먹이와 같은 폐기물을 생물학적으로 여과해 얻어지는 자연적인 수중의 질산염으로부터 충분한 양의 질소를 얻고 있다.  간단한 검사키트를 이용하면 수조 내부의 질산염농도를 쉽게 확인할 수 있다.  질산염 농도는 25 mg/ℓ 이하로 유지하는 것이 이상적이다.  다수의 열대 관상어는 이보다 높은 수준에서도 생존할 수 있으나 자연상태에서 수초가 2 mg/ℓ 이상의 질산염 농도를 경험하기는 매우 드문 일이며, 만일 30 mg/ℓ 을 초과한다면 해로울 수 있다.






산소








식물은 물(H2O)과 이산화탄소(CO2)로 부터 기체(O2) 형태로 산소를 흡수한다.  산소는 세포의 핵심적인 구성성분이며, 광합성의 결과 생성되는 폐기물인 동시에 광합성 과정에서 사용된다.  식물은 산소의 대부분을 뿌리와 잎을 통해서 얻는다. (물론 뿌리를 통해 방출하기도 한다.)  수초 내부구조의 상당부분은 관다발이 차지하는데, 이 통로를 통해 식물체 내부에서 산소를 운반하며 이런 산소는 바닥재 내부에서 탄소 및 유기물과 결합해 이산화탄소를 형성하고, 이렇게 형성된 이산화탄소는 다시 광합성에 사용된다.  뿌리 주변에 산소가 방출되면, 국지적으로 호기성 환경이 형성돼 뿌리를 상하게 하는 혐기성 환경을 막는 데 도움이 된다.  산소를 많이 사용하기도 하고 많은 양의 산소를 방출하기도 하지만, 수초는 산소농도가 높은 환경에서는 잘 견디지 못한다.  단지 매우 소량의 용해된 산소 만을 필요로 할 뿐이다. 이는 수중에 용해된 산소의 농도가 높을 경우, 특히 철(Fe)과 같은 다수의 영양소가 산소와 결합해 수초가 활용하기에는 너무 큰 분자를 형성하기 때문이다.고농도의 산소는 식물이 다른 영양소를 충분하게 흡수하는 것을 방해한다.  낮 동안에 수초는 광합성을 하고 부산물로 산소를 만들어 내므로 이 시간 동안에는 절대로 산소결핍현상이 발생하지 않는다.  산소결핍이 발생하는 시간은 오직 밤 시간 뿐이다.  밤에는 식물이 광합성을 하지 않기만 호흡과정에서 산소를 소모하기 때문에 이런 문제가 발생하게 된다.  조밀한 수초 수조에서 물의 움직임이 적거나 부유수초가 과도하게 많으면 물과 공기간의 가스교환이 감소되고, 산소농도가 현저하게 떨어질 수 있다.  그러나 이 과정에서 용존산소농도가 물고기에게 필요한 수준 이하로 떨어질 수는 있지만 식물체에게 위협이 될 정도로 저하되지는 않는다.  대부분의 경우 수초 수조에 산소를 별도로 공급할 필요는 거의 없다.








인






인은 에너지 운반에 중요한 역활을 담당하며, 효소와 유전물질의 중요한 구성성분이다.  뿌리의 발달과 개화에도 인은 중요한 역활을 수행한다.  인은 인산염(PO4-)의 형태로 뿌리를 통해 흡수되는데, 인산염은 수중보다 바닥에 더 높은 농도로 존재한다.  이는 인산염이 수중에서는 산화철과 같은 금속산화물과 쉽게 반응해 인산화철과 같이 물에 녹지 않는 물질로 변하기 때문이다.  식물은 인산화철을 활용할 수 없다.  수조 내부는 물의 흐름으로 인해 지속적으로 교반이 발생하기 때문에 인산염과 금속산화물이 만날 가능성이 증가한다. 바닥 내부에서는 이런 조우가 발생할 가능성이 낮으므로 인산염은 여전히 식물이 사용 가능한 형태로 존재하게 되는 것이다.  경우에 따라 호흡과정 중 뿌리에서 방출된 이산화탄소는 물에 녹지 않은 인산염 결합물을 분해해 식물이 인산염을 흡수하는데 도움을 주기도 한다.인산염은 보통 물고기 먹이에 함유돼 있기 때문에 수조에서 인산이 부족한 경우는 거의 없다.  평균적인 수조의 인 농도는 1-3 mg/ℓ 정도이나 자연수계의 경우 0.005-0.02 mg/ℓ 에 불과하다.  인 농도가 낮은 것은 일반적으로 문제가 되지 않지만 높은 인 농도는 조류의 폭발적 증가를 초래할 수 있다.  조류가 번성하기 위해서는 인 농도가 0.03 mg/ℓ 이상이 돼야 하며, 일반적인 수조의 경우 대부분이 이 정도 수준을 초과하기 때문에 조류의 이상증식이 빈번히 발생한다.  일반적인 경우 대부분의 인산염은 바닥 내부에 갇혀 있기 때문에 조류가 흡수할 수 없다.  고영양 바닥재나 토양기반 바닥재에 인이 존재하므로 수초 수조에 별도로 인을 투입할 필요는 없다.




칼륨








칼륨은 식물에 필수적인 영양소이며 수초 수조에서도 결코 간과해서는 안 되는 영양소다.  칼륨은 생리시스템의 중요한 구성성분이며 단백질대사, 기공의 개폐, 씨앗의 발달, 뿌리의 형성, 질병에 대한 저항력, 광합성 등에 관여한다.  칼륨결핍은 식물성장과 외양에 전반적으로 부정적인 영향을 미치며 광합성을 저해한다.  수초는 바닥보다는 물로 부터 이온(K+) 형태로 칼륨을 흡수한다.  이는 자연상태에서건 수조 내에서건 모두 동일하며 대부분의 칼륨은 바닥으로부터 침출된다.바닥 내부에 충분한 양의 칼륨이 존재하면 수초뿌리의 암모늄 흡수율이 증대된다.  수돗물은 극소량의 칼륨을 함유하고 있으나 이것만으로는 부족하기 때문에 인공적인 방법으로 수조에 칼륨을 추가로 투입해 줘야 한다.  액비를 이용하거나 또는 칼륨이 함유된 고영양 바닥재나 토양기반 바닥재를 사용할 수 있다.  탄산칼륨이나 화강암 분말을 혼합한 고영양 바닥재는 좋은 칼륨공급원이다.
황황은 아미노산, 단백질, 엽록소를 만드는데 사용되며 수돗물 속에 상당량이 존재한다.  수초는 황산염(SO4 - -)의 형태로 황을 흡수하며, 대부분의 토양기반 바닥재는 거의 모든 수초에게 적합한 수준의 황을 함유하고 있다.  일부 비료 역시 황산염의 형태로 황을 함유하고  있다.  우수 역시 비교적 높은 수준의 황 함유량을 보이나 지역과 시기에 따라 큰 차이가 있을 수 있다.  비가 내리기 시작할 때 받은 우수는 황 농도가 매우 높기 때문에 이런 물을 수조에 사용할 때는 상당한 주의를 기울여야 한다.  황 자체는 매우 위험한 화학물질이며 수조에 다량으로 투입해서는 절대로 안된다.