Ведение растительного аквариума с созданием подводных пейзажей. Дмитрий Паршин

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.