Лекция Дмитрия Паршина в магазине Дмитрия Кашкарова. Часть первая
Ведение растительного аквариума с
созданием подводных пейзажей из природных материалов требует достаточно
большого количества знаний и навыков в разных областях наук, не только
в гидроботанике. Можно сказать, что наше увлечение похоже на спортивное
многоборье. Затрудняюсь даже выбрать, что должно стоять на первом
месте: может быть художественный талант в создании природных подводных
пейзажей или же умение разбираться во всех тонкостях гидробиотических
процессов в замкнутой системе пресноводного растительного аквариума.
Обозначу
лично своё отношение. Сейчас прежде всего на первом месте меня
интересует дизайн, гармоничное сочетание природных материалов с живыми
растениями, создание перспективы, пространства и занятости, игра
цветности растений, коряг, камней. Влечение к коллекционированию
различных видов сложных трав тоже постоянно присутствует, иногда оно
даже прорывается на главную позицию. Считаю, что это приемлемо, потому
как нужно постоянно искать что-то новое, находиться в поиске, а иначе
однозначно придёт усталость и равнодушие. Являюсь потребителем различных
аквариумных брендов для создания и поддержания оптимального
растительного аквариума с элементами природного дизайна и
коллекционирования. Но даже при работе с самыми качественными элементами
для обеспечения жизнедеятельности аквариума, а именно: свет, грунт,
фильтрация, удобрения, водоподготовка, всегда могут возникнуть на
практике различные отклонения, которые приводят к дисбалансу системы, в
результате возникает водорослевая вспышка.
Каким
бы продвинутым не был пользователь, главное нужно понимать принципы и
закономерности процессов в замкнутой системе аквариума. В общем
постараюсь объединить теоретические основы с практическим применением.
 |
| Фрагмент аквариума Дмитрия Паршина |
Во всяком случае прежде всего должен быть профессионализм в деле, а не уход в сторону узконаправленного ремесла.
Иногда очень полезно посмотреть на все вещи немного под другим углом зрения. Собственно об этом и пойдёт речь.
Итак,
наше увлечение связано с водой, веществом с одной стороны самым простым
и повседневным, а с другой самым загадочным и аномальным. Дело в том,
что все другие похожие по химическому строению соединения, например,
сероводород H2S, при обычных температурных показателях основных
климатических поясов нашей планеты находятся в газообразном состоянии, а
вода - в жидком. Это обусловлено водородными связями воды. Атомы водорода
прикрепляются к кислороду не друг напротив друга, а секторально под 90
градусов, образуя угловые молекулы воды. За счёт этого происходит
образования асоциатов, множество молекул воды связываются друг с другом,
образуя решетчатую структуру. Только при нагревании до 100 градусов эти
водородные связи разрываются и вода переходит в пар. Гипотетическое
наличие воды на других планетах является эталоном для образования
жизни.
Одной из самых
важных особенностей воды является способность растворять в себе
практически все химические вещества в той или иной степени. В
международной аквариумистике концентрация растворенного вещества
обозначается в ppm - part per million (число частей на миллион) и
аналогична массовой концентрации в мг/л. Максимальная масса
растворимости вещества, которая может содержаться в 100 граммах воды при
данной температуре называется растворимостью вещества.
Растворимость
всех твёрдых веществ увеличивается при повышении температуры и в тоже
время растворимость газов при повышении температуры будет понижаться.
Этот
тезис очень важен в практическом понимании именно при ведении
растительного аквариума, особенно на питательных гранулированных
грунтах. При повышении температуры свыше 26 градусов будет происходить в
большей степени растворение сложных гуминовых кислот и органических
соединений, и выход большого количества фосфатов. Эти вещества входят в
состав гранул, в основе их производства используется специально
обработанный различными способами сапропель.
В
тоже время при низких температурах создаются более оптимальные и
стабильные условия для ведения растительного аквариума. Самые
благополучные и стабильные аквариумы, которые довелось вести были в
офисах бизнес центров. При постоянной заданной температуре комфорта
благодаря кондиционеру, сейчас она считается 21 градус, травы радовали
глаз. В одном кабинете, там сидел шеф, человек любящий похолоднее,
температура была всегда 17-19 градусов. Вот в этом аквариуме были самые
яркие и сочные травы, изумрудные мхи и кристально прозрачная вода.
Единственным минусом там было очень холодно рукам в воде, когда
приходилось тримминговать длинностебельные и иногда протирать стекла.
Растворимость
СО2 при 20 градусах - 87,8 мл/100г; растворимость кислорода - 3,1
мл/100 г; азота - 1,3 мл/100г. То есть углекислый газ растворяется в
воде в 30 раз лучше кислорода. В атмосфере концентрация СО2 0,03%, в
тоже время кислорода - 21%, азота - 78%.
Стоит ли делать продувку воздухом из компрессора наряду с подачей углекислого газа?
У
меня в этом собственно не было никакой необходимости, когда вёл
домашние правильные аквариумы с большой площадью поверхности воды по
отношению к объёму (90-45-45; 120-45-45; 180-60-60).
Плотная посадка хорошо растущих трав создаёт за день большое насыщение
кислородом воды. Тем более, что имелось достаточное количество рыб для
восприятия целостной картины типа стайки мелкой харацинки. Но когда
сталкиваешься с различными вариантами желаний иметь очень много рыбы в
узком и высоком аквариуме, то подача воздуха будет благом не только для
гидробионтов, но и для растений. Можно конечно поставить компрессор на
таймер на ночное включение, но сейчас убедился, что умеренная
круглосуточная подача воздуха не вредит отдельной подаче углекислоты, не
выветривает, не снижает ее концентрацию в воде. Даже есть достаточное
количество успешных аквариумов без подачи СО2 и только с продувкой
воздуха, конечно сложные амфибийные травы там не растут. Ещё пример, в
80-е часто бывал в гостях у друзей, они занимались коммерческим
разведением растений в подвале дома. Без подачи углекислого газа, только
воздух из компрессора.
Ещё
одна особенность воды - электролитическая диссоциация. Это способность
молекулы воды распадаться на заряженные ионы; катион водорода Н+ и анион
гидроксида ОН-.
В чистой
воде без присутствия каких-либо других электролитов (кислот, щелочей
или солей), молярная концентрация ионов водорода и гидроксида будет
постоянной величиной. Это отправная точка, отображающая нейтральную
среду. Водородный показатель (рН) соответствует величине ионов
водорода.
В нейтральной чистой среде, он равен 7, это преобразованный отрицательный десятичный логарифм для удобства расчета.
Для природных биотопов характерны свои устоявшиеся значения рН, больше 7 - щелочная вода, меньше 7 - кислая.
Резкое
изменение рН в любой водной природной системе приводит к
катастрофическим последствиям. Можно сравнить с показателем крови у
млекопитающих, в том числе и у человека. Например рН венозной крови
7,35-7,36. Отклонение больше чем на 0,02 в большую (алкалоз) или меньшую
(ацидоз) сторону может говорить о серьёзных проблемах в организме.
Поддерживают на постоянном уровне рН крови практически все основные
системы организма. Их действия направлены на стабилизацию за счет
буферных свойств. Можно сказать, что изменение показателя рН говорит об
истощении и несостоятельности жизненных систем.
В
водной среде роль буфера играют различные органические и неорганические
соединения: слабые кислоты, различные соли, щелочи, гуминовые
основания.
В тропических и
субтропических зонах, откуда (происходят) практически все основные виды аквариумных
трав, как правило, инертные вулканические породы, почвы с большим
количеством содержания железа с характерным рыжевато-красным цветом.
Это
латеритные пористые почвы, в них содержится огромное количество
микроорганизмов и нитрофицирующих бактерий. Количество кальция в
структурных пластах минимально, что делает воду достаточно мягкой.
Водородный показатель всегда в кислой среде за счёт большого количества
гуминовых кислот, но они в свою очередь стабилизируют рН и не дают
другим аномальным факторам воздействовать на него и резко изменить в ту
или иную сторону. Только в период дождей (мунсун) рН сдвигается ближе к
нейтральному.
В нашей
стране, особенно на территории средне-русской возвышенности в
геоподоснове имеется много пород, содержащих кальций. Например в районе
Казани можно увидеть, что обрывистые берега Волги состоят из пластов
мрамора. Для аквариума оптимальны значения кН 1-6.
Карбонатную
(временную) жесткость кН определяют в воде гидрокарбонаты кальция и
магния Ca(HCO3)2 и Mg(HCO3)2. Для нормального роста трав всегда
необходимо определенное количество ионов кальция и магния, первый
необходим для образования каркаса растения, магний является центральным
звеном хлорофилла , подобно железу в гемоглобине у животных. Кроме этого
у этих элементов есть и другие функции, в первую очередь транспортные.
Но на практике чаще сталкиваемся с переизбытком ионов кальция. Особенно,
если имеются камни или грунт, содержащие известняк (СаСО3), "фонящие"
породы. Умеренная кН это благо. Москва со своими кН 4-8 за всю историю
российской аквариумистики считалась столицей криптокорин. Эти ароидные
кустовые растения любят стабильные показатели рН, которые обеспечиваются
буферными свойствами гидрокарбонатов. Некоторые виды криптокорин
приспособились получать СО2 из гидрокарбонатов листовыми пластинами и
множеством разветвлённых мелких корешков, вылезающих на поверхность
грунта. Этим свойством, биогенным умягчением воды, обладают и другие
виды растений, успешно культивирующиеся без подачи СО2: эхинодорусы,
аппоногетоны, кринумы, ароидные, валлиснерия, большое количество видов
гигрофил и др. Но основная проблема этого процесса в том, что на старых
листьях образуются известковые налеты при избытке гидрокарбонатов, при
кН>7. Обычно сначала образуются единичные кальцинаты, постепенно они
сливаются, отягощается этот процесс тем, что часто на этих налетах
поселяются бурые и красные водоросли. Картина аквариума становится
неприглядной. Щелочная реакция, кН больше 7-8, мощный свет, питательный
грунт, большое количество рыбы. Раньше , когда не было подачи газа,
боролись с помощью снижения рН за счёт добавления ортофосфорной кислоты,
торфяных закладок (в капроновых чулках), отвара шишек ольхи.
Ещё
одним из главных факторов, отражающих качественные процессы в воде,
являются окислительно-восстановительные процессы. Вещества, отдающие
свои электроны называются восстановителями. К ним в первую очередь
относятся аммиак и соли аммония, сероводород, металлы, соли, все
органические соединения. Соответсвтенно, окислители это те вещества,
которые забирают электроны. К ним относятся непосредственно кислород и
нитрат-ионы, а также такие чисто химические лабораторные соединения как
пероксид водорода, перманганат калия, дихромат калия.
В
процессе жизнедеятельности растительной аквариумной системы происходит в
той или иной степени накопление органических соединений и в первую
очередь в самом грунте аквариума. Регулярные подмены воды стабилизируют
этот процесс, но в какой-то момент все равно происходит смещение в
сторону восстановителей, требуется в большей степени окислителей,
кислорода и нитрат ионов. Для отображения соотношения окислителей и
восстановителей в количественном понимании в аквариумистике есть
показатель редокс-потенциала (rH). Теоретически редокс может колебаться
от 0 до 40, но в природных пресноводных условиях его диапазон
составляет 26-32. Чем выше rH показатель, тем меньше органики и больше
окислителей. В старой воде наоборот, больше гуминовых кислот и имеется
дефицит окислителей. Раньше было принято считать , что эхинодорусы и
аппоногетоны любят высокий редокс, а криптокорины лучше растут в старой
воде с большим содержанием органики и низким редоксом.
Сейчас
важная деталь. На практике можно успешно вести аквариум с низким
редокс, с большим количеством органики, но при этом поддерживать
значение рН ниже 7.
Желательно,
чтобы и кН была достаточно низкой, не выше 4-5. Должно существовать
равновесие между уровнем окислительно-восстановительных процессов в
грунте и нормальной жизнедеятельностью нитрофицирующих бактерий. То есть
на любом этапе старения аквариума редокс-потенциал тесно взаимосвязан с
азотным циклом.
Как
известно, азот входит в состав белков. Растениями он поглощается в виде
аммония, нитритов и нитратов. Непосредственно сам газообразный азот,
доля которого составляет 78 % в атмосфере, а растворимость в воде всего
1,3 мл/100 г, является инертным и никак не усваивается растениями.
Источником азотных соединений являются вторичные отходы от гидробионтов
или же местные природные нитратные соли. Например помимо химического
названия существуют и географические, по месту их добычи. Индийская
селитра - нитрат калия ( KNO3); норвежская селитра - нитрат кальция
(Ca(NO3)2); чилийская селитра - нитрат натрия (NaNO3).
Цепочку
переработки азотсодержащих соединений обеспечивают нитрофицирующие
бактерии. Аммиак (NH3) - Аммоний (NH4) - Нитрит (NO2) - Нитрат (NO3).
Аммиак
поступает в воду в результате разложения белковых и растительных
соединений, экскрементов гидробионтов, остатков корма. Аммиак - газ,
очень хорошо растворяется в воде, токсичен для рыб в малых
концентрациях, и вызывает проблемы в аквариумах с щелочной и жесткой
водой (африканские цихлиды Малави и Танганьика, море). При рН ниже 7,
аммиак быстро переходит в аммоний, взаимодействуя с ионами водорода,
которых в избытке в кислой среде. Аммоний намного менее токсичен,
усваивается растениями, его даже специально добавляют в комплексе с
нитратом калия в виде мочевины.
Переход аммиака в щелочных условиях в нитрит осуществляется бактериями Nitrosomonas.
Эти
бактерии очень чувствительны к недостатку кислорода, активно
размножаются в аэробных условиях при рН 7,0-7,1. Далее бактерии рода Nitrobacter перерабатывают все ещё токсичный нитрит в нитрат. Они также
предпочитают аэробные условия. Вот почему очень важно стремиться как можно дольше поддерживать высокий показатель редокс-потенциала в грунте.
Пока
к сожалению нет готовых бытовых приборов для измерения rH. Некоторые
аквариумные фирмы выпускают тесты для определения химической активности
кислорода - Chemical Oxygen Demand (COD). Значение COD
обратнопропорционально rH, чем меньше требуется кислорода для связывания
восстановителей, тем выше редокс, диапазон варьирует от 2 до 15
мгО/литр. Например, под фотографиями аквариумов Такаши Амано приводились
данные COD 2-4 mg/l, NO2 < 0,02mg/l; NO3 < 1 mg/l.
Тест на COD аналогичен перманганатной (KMnO4) окисляемости или дихроматной (K2Cr2O7), последнее соединение высоко токсично.
На практике при ведении растительного аквариума я придерживаюсь двух основных житейских правил:
Первое. Всегда должно что-то расти при наличии мощного света, питательного
грунта, водоподготовки, фильтрации, подачи удобрений и газа. В общем,
если плохо растут высшие травы, то обязательно полезут водоросли. Такое
незатейливое правило, которое нужно принимать и понимать. Значит надо
искать слабое место, где произошёл дисбаланс в системе.
Второе.
Аквариумный растительный биоценоз достаточно инертен. Для того, чтобы
произошли видимые изменения в положительную или отрицательную сторону
при изменении подачи удобрений во благо роста высших трав, нужен
большой отрезок времени. Это может быть день, а может быть и неделя.
Есть достаточно много косвенных признаков, говорящих о процессах в ту
или иную сторону. Например перлинг, образование пузырьков кислорода к
концу светового дня на листьях быстрорастущей длинностебельки,
почвопокровных, мхов, молодых листьев папоротников, многих кустовых
видов: аппоногетонов, эхинодорусов, бликсы.
У
длинностебельных можно видеть активное закрытие лепестков макушек к
концу светового дня. Отсутствие этих признаков на фоне вроде бы полного
благополучия говорит о начале приближения роста водорослей.
Обязательно
надо обращать внимание на состояние молодых листьев в точках роста.
Изменение формы, белесость или даже почернение и отмирание также
сигнализируют об изменении параметров.
Часто надо обращать внимание на прозрачность воды, наличие взвеси.
Даже поведение рыб также говорит о состоянии системы.
Самое большое количество благополучных аквариумов я видел в Галерее Природного аквариума Такаши Амано в Ниигате в Японии.
Что делать когда полезли водоросли ?
Самый
распространённый совет, который можно прочитать на тематическом форуме и
в различных статьях: наладить биологическое равновесие в аквариуме
путём замены воды, промывки фильтра и прекращения введения удобрений.
В общем совет правильный, но в большинстве случаев это как ожидание второго пришествия Христа.
Сначала
поговорим про быстрые водоросли. Как правило они возникают в самом
начале запуска аквариума или из-за различных непредвиденных факторов.
Цианобактерии
или сине-зеленые водоросли. Можно их все охарактеризовать как
пленочные, разрастающиеся на поверхностях трав, грунта, коряг, стекла.
Классические цианобактерии имеют характерный резкий запах, они
изумрудно-зелёного цвета. Но чаще сейчас стали встречаться различные
другие формы цианобактерий. Эти виды могут не иметь характерного запаха
или он отличается. Даже в самом благополучном аквариуме присутствуют
колонии цианобактерий. Их видно между стеклом и грунтом. Этот вид не
агрессивен, не распространяется на свободные поверхности, не имеет
запаха.
Классические
цианобактерии могут возникнуть в новом аквариуме при высоком rH. В этой
ситуации ещё не заработал азотный цикл, ещё не налажена
жизнедеятельность нитробактерий, но уже накопилось какое-то количество
органики, излишек фосфатов. Другая ситуация. Аквариум уже пережил стадию
расцвета, имеется питательный гранулированный
грунт, идёт регулярная подача удобрений и вдруг на фоне казалось бы
полного благополучия происходит вспышка сине-зеленых. Здесь на первом
месте жёсткая карбонатная вода, которая привела в дисбаланс пористые
гранулы за счёт ионов кальция и натрия. Можно назвать это усталостью
гранул в жёсткой воде. Опять происходит дисбаланс в сторону уменьшения
нитратов, резко сокращается количество колоний нитрофицирущих бактерий,
опять возрастает накопление органики и фосфатов.
Ещё
замечал и третий вариант появления классических цианобактерий, он
происходит только летом. В это время температура и влажность в помещение
повышаются, создаются оптимальные условия для выхода разросшихся трав
на воздух в эмерсное положение. Скачок трав вверх, активный рост, резкая
потребность в нитратных соединениях, идёт питание трав по листу,
дефицит нитратов в приповерхностном слое воды и в результате рост
водорослей.
Отдельно
упомяну про бурые цианобактерии, которые имеют запах, но другой, тоже
неприятный больше похожий на камфорный. Для их появления характерно
наличие большого количества дерева, коряг и мхов. Колонии плёнок этих
бурых разрастаются ближе к поверхности воды на мхах. Темпы роста не
такие быстрые как у классических.
Считаю,
что в первую очередь надо уничтожить эти цианобактерии, а уже потом
постепенно (улучшать) условия для равновесия между rH и нитрофицирующими
бактериями.
Самый лучший
препарат от цианобактерий - стрептомицин. Но к сожалению его перестали
выпускать правда ещё иногда встречается. Эритромицин. Самый доступный.
Сейчас он стал выпускаться с полностью растворимой оболочкой, таблетки
по 250 мг, расчетная доза на 100 литров воды - 500 мг. Обычно
достаточно однократно применения. В сложных случаях 3-х кратно.
Линкомицин, в капсулах по 250 мг, доза 500 мг на 100 литров.
Бурые
цианобактерии тяжелее поддаются воздействию антибиотиков. Здесь должно
быть комбинированное воздействие с дополнительным применением 3%
перекиси водорода. Нужно воздействовать непосредственно под водой
перекисью из шприца, направляя струю на пленку. В дальнейшем надо
попытаться подобрать другие виды мхов, которые будут лучше расти в
данных условиях.
В том
случае, когда цианобактерии появились на поверхности гранулированного
грунта, надо пересмотреть водоподготовку, изменить в первую очередь
карбонатную жёсткость. И второй момент, повысить концентрацию
окислителей и в тоже время уменьшить концентрацию органики, повысить
редокс-потенциал в грунте. Вот эти последние два действия должны
соблюдаться практически при профилактике и борьбе со всеми быстрыми и
медленными низшими.
Есть
достаточно доступный девайс, оксидатор. Пластиковый стакан,
керамическое пористое основание и реагент. В пластиковый стакан
наливается 30% перекись водорода, кладётся реагент, сверху
прикручивается основание, переворачивается и ставится в аквариум. Через
керамические поры в воду поступают мельчайшие пузырьки кислорода.
Другой метод насыщения - озонирование.