Редокс-потенциал в аквариуме.

Редокс-потенциал в аквариуме.

Если внимательный аквариумист задумывался хоть раз о проблеме питания аквариумных растений, то он приходил к выводу о взаимодействии многих химических элементов и соединений их в грунте аквариума, что на самом деле с одной стороны очень просто, с другой – туманно для простого обывателя.

В грунте идут многие реакции окисления и восстановления элементов и соединений, как органических, так и неорганических. Чтобы как-то привести эти реаакции к некому расчетному значению, была введена величина- редокс-потенциал rH. Определение редокс-потенциала в аквариумистике из-за трудоемкости и дороговизны до сих пор мало практикуется, а часто и вовсе не проводится. Но если обходить его молчанием полностью, то это, разумеется, идет в ущерб высококачественному с точки зрения биологии подходу к проблемам аквариумистики.

Для оценки питательного климата в воде больше всего подходит именно такой показатель, как rН. Редокс-потенциал (rН) рассчитывается исходя из потенциала Е, выраженного в милливольтах, который может быть измерен, и показателя pН:

 rН = (E/28,9) + 2 рН

Так как понятие рН, согласно определению, представляет отри­цательный десятичный логарифм концентрации водородных ионов, то и показатель rН оказывается зависим от них. И равно, как кислая, либо щелочная реакция раствора обычно не отражает ни уровень по­тенциала, ни концентрацию водородных ионов как таковую, а лишь величину рН. Точно так же и для редокс-системы используется шка­ла, позволяющая сравнивать баланс окисления-восстановления, несущая ту же функцию, что и шкала рН в комплексе кислота-основа­ние. Шкала rН имеет диапазон от 2 до 42. По этой шкале 2 – максимально окисленная среда, 42- максимально установленная.

В аквариуме этот показатель обычно 28-32. По существу, увеличение показателя гН означает рост окислительной доли и наоборот. Как это обстоит на практике?

Если принять, что в аквариумной системе при достаточно буферной системе (жесткость воды dH=10-12 градусов) при достаточном количестве рыб устанавливается рН 7,4-7,6, что является типичным значением для Москвы и московской области, получаем, что rH= 28-29 (при потенциале грунта 0,5-0,6 Вольта и рН=7,6). При таком окислительно-восстановительном потенциале, прекрасно растут криптокорины и многие эхинодорусы, длинностебельные растения чувствуют себя не совсем комфортно. Длинностебельные растения, такие как кабомбы, роталы и валлиснерии, апоногетоны более комфортно себя чувствуют при более высоких значениях rH= 29-31. Именно поэтому при закладке аквариума они проявляют свой наилучший рост, потом с «взрослением» грунта начинают лучше расти розеточные растения, эхинодорусы и криптокорины.

Именно область грунта с потенциалом 500-600 мВ представляет наиболее интересный слой, в котором под воздействием бактерий, грибов и водорослей происходит процессы восстановления азота, железа, марганца и других элементов, а в последствии и адсорбции корнями растений этих микроэлементов. В тоже время при таких сложившихся условиях грунт «живет», в нем происходит обмен веществом и многие элементы становятся пригодными для потребления растениями. Невольно вспоминается совет Кристель Кассельман о ворошении грунта около корней растений, действительно такими действиями выравнивается редокс-потенциал вокруг корней, разрушаются анаэробные зоны. Сифонировние это тоже процесс повышения редокс-потенциала грунта, только не перестарайтесь, грунт должен быть анаэробным, не гнилым и затхлым, но анаэробным.

Дно, безусловно  является своеобразным катализатором реакций восстановления. Роль дна является стабилизация питательного климата. При rН выше 28 резко возрастает интенсивность окисления утилизированного азота - амми­ак (NН3), возникающий при разложении белков животного и расти­тельного происхождения, как карбонат аммония (NН4)2СО3 менее под­дается действию нитрификационных бактерий, разлагающих его на нитриты и нитраты. Исходный катион NН4+ представляет собой прек­расный источник азота для криптокорин. Именно поэтому, эти расте­ния лучше всего себя чувствуют при rН порядка 28. Но превышение азотистых соединений в воде может привести к небезопасному для растения накапливанию нитратов в организме криптокорин и при резких изменениях rН - к гибели растений. Поэтому вывод напрашивается сам собой- сифонирование грунта никто не отменял, его в условиях криптокоринника нужно производить реже, но все же это надо делать. Но и переусердствовать не надо, этим же можно объяснить плохой рост криптокорин в аквариумах с донными фильтрами, которые не дают микроэлементам, например, как железо, переходить  из  окисленных осадков в более легкие для усваивания формы, который не может быть использован водными растениями.

Некоторые питательные элементы растений, особенно микроэлементы, такие как Fe²⁺, Zn²⁺ и Cu²⁺, связываются растворенным диоксидом углерода в почвенном растворе. Это связывание способствует поглощению питательных элементов корнями растений. Питательные элементы, связанные гуминовыми веществами и органическими кислотами значительно более доступны для растений, чем заключенные в осажденных окислах металлов.

Питательные элементы, такие как фосфаты, медь, молибдаты и цинк часто содержатся в комплексных соединениях в осажденных окислах металлов. Водные растения могут освободить эти осадки обычным корневым дыханием. То есть, дыхательный CO₂, выделяемый на кончиках корней, подкисляет почвенный раствор, который медленно растворяет осадки. Корни растений также активно выделяют органические кислоты, такие как лимонная, оксалиновая и кофеиновая которые помогают растворить питательные элементы, такие как железо и фосфаты. Когда осадок окиси металла распадается, связанные микроэлементы и фосфаты попадают в почвенную воду. Тогда корни растений могут легко усвоить эти питательные элементы.

Добавление глины в аквариумный грунт при закладке аквариума полезно не столько для питания растения, сколько для создания питательного климата из-за того, что глина связывает в комплексы многие металлы, которые потребляются растениями гораздо лучше. Поэтому, глина не панацея, она лишь создает предпосылки для потребления других веществ, не более. Как аккумулятор питательных веществ можно использовать многие глины, сапропели, с некоторыми ограничениями земляные смеси.

Надо стремиться создать богатый грунт, содержащий необходимое количество железа, марганца, и других микроэлементов, который работает как катализатор и обеспечить проточность воды, достаточно свежей, с небольшим количеством питательных веществ. В этом случае идет перенос вещества от корней к листьям и наоборот. Если сопоставить факт плохого роста криптокорин при засадке ими нового аквариума, начинаешь понимать, что криптокорины не могут потреблять питательные вещества в таких условиях. Предвижу возражения, что это связано с травмированием корней при пересадке, но позвольте, высаживая ту же криптокорину в устоявшийся аквариум с богатым «правильным» грунтом вы наблюдаете нормальную вегетацию.

Так же обстоит дело и с другими розеточными растениями, у которых корневая система активно участвует в развитии растения, а не служит только органом фиксации, как в случае с длинностебельными водными травами. Хотя с длинностебельниками тоже не так все просто, по последним исследованиям установлено, что кабомбы потребляют корнями больше азота, чем листями.

Один из очень интересных вопросов, встречающихся у аквариумистов: Почему не загнивает грунт? Ответить на него очень просто, у нормально развивающегося растения кислород, поступающий от листьев в корни, не дает закисать грунту, но для этого субстрат должен быть с одной стороны питательный, с другой - максимально проницаемый для воды, но не способствующий вымыванию питательных веществ из грунта.