Waterplanten vertonen verschillende reacties op de gecombineerde effecten van cadmium (Cd) en lage kooldioxide (CO2)-concentraties. Dit zijn de belangrijkste waargenomen reacties:

1. Verminderde groei en biomassa:

- Blootstelling aan Cd kan, zelfs bij lage concentraties, de plantengroei remmen en de productie van biomassa verminderen.

- Lage CO2-niveaus versterken dit effect nog verder, omdat CO2 essentieel is voor fotosynthese en plantengroei.

- De gecombineerde stress van Cd en een laag CO2-gehalte leidt tot verminderde fotosynthese, verminderde opname van voedingsstoffen en algehele groeiachterstand.

2. Veranderingen in de fotosynthese:

- Cd kan het fotosyntheseproces verstoren door bladgroenkorrels te beschadigen, het chlorofylgehalte te verminderen en de activiteit van belangrijke fotosynthese-enzymen te remmen.

- Lage CO2-niveaus beperken de beschikbaarheid van de primaire koolstofbron voor fotosynthese.

- De combinatie van Cd en een laag CO2-gehalte schaadt de fotosynthese-efficiëntie ernstig, wat leidt tot verminderde koolstofassimilatie en energieproductie.

3. Oxidatieve stress:

- Blootstelling aan Cd genereert reactieve zuurstofsoorten (ROS) die oxidatieve stress bij planten kunnen veroorzaken.

- Lage CO2-niveaus kunnen ook oxidatieve stress veroorzaken door de redoxbalans te verstoren en de antioxidantafweer te verminderen.

- Het gecombineerde effect van Cd en een laag CO2-gehalte versterkt de oxidatieve stress, wat leidt tot lipideperoxidatie, eiwitschade en DNA-schade, wat uiteindelijk de gezondheid en overleving van planten beïnvloedt.

4. Onevenwichtigheden in voedingsstoffen:

- Cd interfereert met de opname en translocatie van voedingsstoffen binnen planten, waardoor de balans van essentiële elementen wordt beïnvloed.

- Lage CO2-niveaus kunnen de beschikbaarheid van nutriënten in de waterkolom veranderen, waardoor de onevenwichtigheden in nutriënten verder worden verergerd.

- De gecombineerde effecten van Cd en een laag CO2-gehalte kunnen leiden tot tekorten of toxiciteiten van specifieke voedingsstoffen, waardoor metabolische processen en plantengroei worden verstoord.

5. Veranderingen in de morfologie en anatomie van planten:

- Cd en een laag CO2-gehalte kunnen morfologische veranderingen in waterplanten veroorzaken, zoals verminderde wortel- en scheutgroei, bladkrullen of verwelken, en veranderde wortelarchitectuur.

- Anatomische veranderingen kunnen bestaan ​​uit een kleinere afmeting van de xyleemvaten, een gewijzigde chloroplaststructuur en een toegenomen verdikking van de celwanden, waardoor het watertransport, de fotosynthese en de algehele plantfunctie worden beïnvloed.

6. Impact op aquatische ecosystemen:

- De afname van de groei en productiviteit van waterplanten als gevolg van de gecombineerde Cd- en lage CO2-stress kan trapsgewijze effecten hebben op het gehele aquatische ecosysteem.

- Verminderde plantenbiomassa heeft invloed op de voedselketen, verandert de habitatstructuur en verstoort de kringloop van voedingsstoffen, wat gevolgen heeft voor de overleving en overvloed van andere organismen.

Het begrijpen van deze reacties is van cruciaal belang voor het beheer van aquatische milieus en het verzachten van de nadelige effecten van Cd en een laag CO2-gehalte op waterplantengemeenschappen en de gezondheid van ecosystemen.