Углекислый газ воздуха является субстратом фотосинтеза. Доступность С02 и его концентрация определяют активность углеродного метаболизма растений. В воздухе концентрация С02 составляет 0,03 %. Вместе с тем установлено, что максимальная скорость фотосинтеза достигается при концентрации углекислого газа на порядок выше (около 0,3 — 0,5 %). Таким образом, концентрация С02 — один из ограничивающих факторов фотосинтеза. Лимитирующее действие концентрации углекислого газа особенно проявляется при высоких интенсивностях света, когда фотохимические реакции производят максимально возможное количество НАДФН и АТФ, необходимых для метаболизма углерода в растении.
Как видно из рис, зависимость интенсивности фотосинтеза от концентрации С02 имеет логарифмический характер. Увеличение концентрации С02 приводит к быстрому увеличению интенсивности фотосинтеза. При концентрации С02 0,06—0,15 % у большинства растений достигается насыщение фотосинтеза. Увеличение интенсивности фотосинтеза при повышении концентрации С02 обусловлено реализацией в этих условиях потенциальной карбоксилазной активности Рубиско и созданием в хлоропластах большого пула акцептора С02 — рибулозобисфосфата.
Увеличение концентрации С02 одновременно с повышением интенсивности света приводит к сдвигу насыщающей концентрации С02 в область еще больших концентраций (вплоть до 0,5%) и к значительному увеличению ассимиляции углерода растениями. Однако длительное выдерживание растений при высоких концентрациях углекислого газа может привести к «перекорму» растений и ингибированию фотосинтеза.

Низкая концентрация углекислоты в атмосфере часто является фактором, ограничивающим фотосинтез, особенно при высокой температуре и в условиях водного дефицита, когда уменьшается растворимость С02 и возрастает устьичное сопротивление
(P.Gaastra, 1959). Повышение концентрации С02 от 0,03 до 0,1 —0,5 % приводит обычно к резкому увеличению интенсивности фотосинтеза (в 3 — 5 раз). Однако при длительном воздействии на растение высоких концентраций С02 после временной активации фотосинтеза наступает его торможение вследствие разбаланса донорно-акцепторных систем. Происходящие вслед за этим морфо-генетические изменения, связанные с активирующим действием С02 на ростовые процессы, восстанавливают функциональные донорно-акцепторные взаимодействия. С02 оказывает регуляторное действие на ростовую функцию. Выдерживание растений при высоких концентрациях С02 сопровождается увеличением площади листьев, стимуляцией роста побегов 2-го порядка, возрастанием доли корней и запасающих органов, усилением клубнеобразования. Прирост биомассы при подкормке С02 происходит адекватно приросту площади листьев. В результате повышение концентрации С02 в атмосфере приводит к увеличению биомассы растения. Известным приемом повышения интенсивности и продуктивности фотосинтеза служит увеличение концентрации С02 в теплицах. Этот метод позволяет повысить прирост сухого вещества более чем в 2 раза .
Изменение содержания углекислоты влияет на состав конечных продуктов фотосинтеза. При высокой концентрации 14С02 меченый углерод включается преимущественно в сахара, при низкой — в аминокислоты (серии, глицин).

В 2004 году в журнале TAG (Aquatic Gardeners Assotiation, USA) была опубликована статья Tara Nyberg об улучшении подачи CO2 методом брожения - Tarah Nyberg's Yeast CO2 powerpoint presentation from AGA2K3 convention (см. PDF). Полный перевод презентации можно найти в обзоре Bactrian.

Процесс брожения можно радикально улучшить по сравнению с обычным раствором вода+сахар.
Как? Вносить питательные вещества кроме сахара, и не вносить слишком много сахара.

Брожение подавляют:
- концентрация сахара более 10% (100г/л) или производного его ферментации в процесе брожения – этилового спирта выше 10-13% (этанол, ethanol), высокий уровень сульфитов (sulfite) или высокий уровень pH который приводит к слишком быстрой ферментации.
- недостаток питания кроме цукрозы (сахара) – азот, аминокислоты, микроэлементы, витамины
- слишком высокая концентрация CO2 в растворе – требуется регулярная дегазация. То есть лучше иметь немного свободного объема вверху емкости чтобы CO2 уходил как можно быстрее, и не подавать CO2 от бродилки на приборы требующие высокого давления вроде керамического диффузора.
- нестерильность – попадание других конкурирующих микроорганизмов в закваску.

Больше не значит лучше. Избыток сахара на самом деле подавляет способность дрожжей производить алкоголь = CO2. Нормальная концентрация сахара в закваске – 10…13% или 100-130г/л сахара. Весь сахар который вы положили в ёмкость сверх этого будет подавлять процесс брожения и не даст больше CO2 - это зря потраченные деньги.

Брага с одним только сахаром быстро истощает культуру дрожжей т.к. им не хватает питательных веществ для жизнедеятельности и размножения.
Это все равно что дать растениям свет и не дать макро- и микроэлементов.

Вы будете поражены НАСКОЛЬКО стабильнее и больше будет подача CO2!

Недостаток главной пищи - азота и фосфора - основная причина нестабильного и кратковременного брожения = производства CO2. Азот дает пищу для размножения бактерий и улучшает устойчивость к алкоголю, от превышения предельной концентрации которого (8-14%) бактерии погибают и брожение прекращается. Очень важны и микроэлементы. Они стабилизируют процесс брожения и предотвращают спонтанность этого процесса. Соответственно использовать дистиллированную воду ошибочно, лучше брать аквариумную воду. Сахар дает только Энергию, а все остальное – Пищу для строительства клеток.
Азот (аминокислоты, белки, аммоний) и фосфор не менее важны для дрожжей чем сахар. Их внесение в брагу радикально улучшит процесс брожения - производство CO2 станет гораздо более равномерным, без бурного всплеска в начале и резкого падения активности в конце, производство CO2 будет больше.

Не менее важны и микроэлементы:
"Дрожжам необходимы определенные важные питательные вещества. В противном случае они будут в состоянии стресса производя слишком много побочных продуктов жизнедеятельности, или же процесс брожения будет слишком медленным и т.д. Без достаточного количества микроэлементов вы не можете оптимизировать скорость брожения. Если у вас проблемы непредсказуемости процесса брожения, микроэлементы будут действовать как страховка. Когда они понадобятся, они уже будут в закваске и дадут дрожжам витамины/минералы/витамины/микроэлементы которых не хватает в конкретном сусле (закваске). Или же предоставят дополнительно питание когда дрожжи будут в состоянии стресса по другим причинам. Потребители использующие Микроэлементы полностью решили подобные проблемы. Используя микроэлементы при пре-ферментации (регидратация¬) клетки дрожжей вырастают очень крепкими и здоровыми. Следовательно, дрожжи в емкости будут работать лучше, давая лучшую ферментацию." (Micro Nutrients)

Вносите в емкость для регидратации микро- и макро- дозами соответствующими ее объему (150-250мл), иначе будет большая перездозировка и дрожжи погибнут!

Существует четыре стадии брожения каждая из которых требует своего оптимального питания. Вторая, анаэробная фаза - это то что нас интересует больше всего: преобразование ферментацией сахара в алкоголь с образованием CO2 как побочного продукта.

На второй анаэробной стадии брожения нужно вносить:
- азот в неорганической и/или органической форме (белки, аминокислоты)
- фосфор
- углерод
- витамины
- хелатированные микроэлементы.

Первые два вносятся в виде аммонийных солей из которых дрожжи легко потребляют азот и фосфор. Почти всегда это диаммоний фосфат (NH4)2HPO4 (diammonium phosphate – DAP) известный любому виноделу/пивовару как Yeast Nutrient – «Пища для Дрожжей». Он дает и фосфор, и т.н.– азот потребляемый дрожжами (Yeast assimilable nitrogen - YAN), оптимальным уровнем которого считается 250мг/л. В Европе преимущественно вносят значительно более дешевый сульфат аммония (NH4)2SO4 (di-ammonium sulfate - DAS) содержащий 21% азота и 24% серы. Все они очень широко используются в пищевой промышленности для улучшения и удешевления культивирования дрожжей и как источник дополнительного питания для дрожжей кроме сока, солода и пр.
В составе специального комплексного питания для дрожжей (Complex Yeast Nutrient - CYN) используется процент азота около 8-10%. Пример - Fermax™ (диаммоний фосфат, сульфат аммония, сульфат магния и дрожжевая вытяжка). Предмет роскоши – препараты типа Yeast Hulls - экстракт из дрожжевой культуры содержащий практически одни оболочки мертвых клеток дрожжей (витамины, микро и пр.).
Микроэлементы можно вносить наши обычные удобрения для водных растений (чайная ложка).

В магазинах для садоводов можно найти три источника азота и фосфора для дрожжей - нитрофоску (NH4)2HPO4 + CaHPO4 + NH4NO3, нитроаммофоску 8:24:24 (диаммоний фосфат (NH4)2HPO4 + азотнокислый аммоний NH4NO3 + хлористый калий KCL или сернокислотный калий K2SO4) (PDF) и аммофос (в основном моноаммоний-фосфат (NH4)H2PO4 с диаммоний фосфатом (NH4)2HPO4.
Аммофос/аммофоска подходит лучше так как содержит вещество наиболее часто используемое как Yeast Nutrient – диаммоний фосфат (NH4)2HPO4 (DAP). Можно купить сульфат аммония (NH4)2SO4, но придется дополнить его не только микро, но и фосфором.
Самое простое решение - вносить комплексные удобрения для водных/наземных растений (Гилея¬ и т.п.).

Почему Tarah Nyberg предпочитает вносить протеиновый порошок а не диаммоний фосфат? Дрожжи, пивные и винные, всегда культивировались с ячменным солодом или каким либо соком (виноградный, яблочный и пр.) и органический источник азота - протеины (аминокислоты) являются предпочтительным и комплексным питанием для любого вида дрожжей. Т.н. «энергетические напитки с высоким содержанием протеина» - идеальный выбор и содержат сразу все – азот, микроэлементы, фосфор, калий, кальций, витамины… Это дорогое удовольствие (500г=$15), зато исключает необходимость вносить несколько ингридиентов.
За рубежом аквариумисты используют Advantage Shakes Chocolate Delight Shake (состав), Nature’s Plus SPIRU-TEIN® (часто пишется как Spirutein, состав).

РЕЦЕПТ Tarah Nyberg:

Импровизируйте как хотите, но вот хорошая отправная точка:
- Используйте 1 чашку сахара на 2л H2O (аквариумная вода очень хорошо, или дехлорированная водопроводная - хлор, но не аммоний, убивает дрожжи (они любят аммоний)
- Добавить 1-2 чайных ложки смеси для приготовления протеинового напитка (или соевой муки)
- (опция) добавить 1 чайную ложку сульфата аммония/диаммония фосфата (DAP)
или 1 столовую ложку мелассы (или оба сразу)
- 1 чайная ложка соды тоже неплохо чтобы предупредить падение pH (им нравится >pH 3-4)
Оставляйте на дне немного дрожжей от предыдущей смеси.
(источник: Tarah Nyberg's Yeast CO2 powerpoint presentation from AGA2K3 convention, PDF)

Такое же комплексное питание как протеиновый коктейль – удобрение Мастерцвет¬ (или зарубежный аналог вроде Earth Juice Grow - там полный комплект азот + аминокислоты + фосфор + витамины + микроэлементы и пр. Нет Мастерцвет или подобного? Воспользуйтесь дешевым аммофосом из магазина для садоводов и добавьте микроэлементы которые у вас уже есть для удобрения водных растений.
Внесите Аммофос 0.5ч/л на 1 литр закваски.
Если нет протеиновой смеси, опять же внесите микроэлементы - 1-2мл любых микро- для водных растений.
Соду я не использую, только если вношу из питания один диаммоний фосфат (аммофос).
С дрожжами CAF Moment регидратацию делать не нужно.
Прим.: Никогда не вносите сразу всю подкормку макро- и микро- в малое количество воды (в емкость в которой делаете регидратацию) – слишком высокие концентрации (осмотическое давление¬) убьет дрожжи.

Делать брагу на топленом сахаре или с желатином (Jello-O, APC) совершенно не нужно.
Количество подаваемых пузырьков будет очень стабильным и равномерным, и будет зависеть только от литража закваски и ее температуры. Чтобы распылять CO2 требуется подача 3-5пуз/сек, что означает что объем закваски должен быть на аквариум 180л - 3л (2х1.5л), на 250л - 4-6л (2х2-3л) и т.д.