Как выровнять баланс в аквариуме
Баланс в аквариуме
Любой человек решивший заняться аквариумистикой хочет, чтобы его уголок живой природы был красивым – растения радовали сочными зелеными листьями, а рыбки и креветки были здоровыми. Чтобы всего этого добиться необходимо достичь биологического равновесия или так называемого баланса в аквариуме.
Баланс в аквариуме: как достичь и сохранить
Биологическое равновесие – это сочетание определенных факторов, которые взаимодействуют между собой. То есть всё, что имеется в акве (рыбы, креветки, растения, бактерии, грибки) взаимодействует между собой, создавая при этом замкнутую систему. Если взаимодействие происходит правильно, то аквариум работает как один здоровый механизм.
Баланс в аквариуме зачастую путают с «Азотным циклом». Но это не одно и то же. Азотный цикл – это всего лишь одна из цепочек баланса. Это процесс распада аммиака и его продуктов.
Рассмотрим пример биобаланса в аквариуме. Поговорим об «Азотном цикле». Из картинки следует следующее. В процессе своего существования рыбки кушают и выделяют продукты жизнедеятельности (кал, моча). Под воздействием определенных бактерий отходы жизнедеятельности частично превращаются в аммиак. Затем другая группа бактерий разлагает ядовитый аммиак на нитриты. После этого в работу подключаются еще одни бактерии разлагающие нитриты на нитраты. Часть нитратов поглощают растения, часть выводится из аквы с подменой воды, а часть переходит в газообразное состояние и улетучивается. В свою очередь растения выделяют в воду кислород, жизненно необходимый рыбкам и поглощают углекислый газ.
Все выше описанное это только одна биологическая цепочка, то есть взаимодействие живых организмов. Но есть еще и ряд факторов, которые влияют на их взаимодействие. Это: качество воды, грунт, фильтрация, освещение и размеры аквы.
Качество воды
В воде, заливаемой в аквариум не должно быть хлора. При наличии хлора воду отстаивают в течение суток. За это время он улетучивается из воды. Жесткость воды зависит от выбранного вида рыб, а также наличия или отсутствия растений. В некоторых случая воду приходится смягчать. Для этого используют дистиллированную воду, бытовой обратноосмотический фильтр или же специальные препараты понижающие жесткость, например Tetra PH/KH Minus.
Обратите внимание на температуру воды. Большинство подводных жителей и растений комфортно чувствуются себя при температуре около 25 градусов. При слишком низкой или слишком высокой температуре воды достичь установления баланса в аквариуме сложно: растения растут плохо, рыбы начинают болеть и погибать.
Грунт для аквариума
Если в акве помимо рыбок планируется посадка растений, то грунт должен быть натуральным фракцией 3-5 мм. Более мелкая фракция непригодна для выращивания растений, так как она ложится на дно плотным слоем и преграждает поступление кислорода и питательных элементов к корням, в результате чего корни гниют, а растение погибает. Толщина грунта в банке должна быть не меньше 5-6 см.
В цихлидниках растения не садят, да и рыбки любят копаться в грунте. Поэтому в данном случае в качестве грунта используют кварцевый песок.
Фильтрация
Фильтр используют для очистки воды от органических отходов, взвеси и химических веществ. В нем живет большая часть нитрифицирующих бактерий, которые расщепляют аммиак. Для своего существования бактериям необходим кислород, поэтому для стабильного баланса фильтр должен работать постоянно.
Освещение
Для хорошего роста растениям жизненно необходимо освещение. Устанавливают его или над аквариумом (если он без крышки) или в крышке, которой накрывают банку. Освещение подбирается исходя от высаженных растений. Для развития простых растений (анубиасов, мхов, папоротник) достаточно будет 40 Лм/л. Для травника понадобится освещение от 60 Лм/л. При недостатке света в аквариуме появляются бурые водоросли, а при избытке – зеленые (ксенококус).
Размер аквариума
На устойчивость баланса влияет и размер банки. В нано аквариумах достичь биологического равновесия труднее, чем в больших (от 50 л). Малейшее вмешательство (перекорм рыб, перенаселение, сифонка грунта) ведет к смещению равновесия. В аквариуме начинают расти водоросли, гибнут рыбы или пропадают растения. Поэтому, прежде чем покупать маленькую банку, подумайте, сможете ли вы поддерживать там баланс.
Как узнать что с балансом все в порядке:
Как сбалансировать/восстановить аквариум
Как сбалансировать/восстановить аквариум
Добрый день!
Нашему аквариуму всего 4 недели. Столкнулись с некоторыми проблемами, они будут описаны ниже. Текста будет много, надеюсь вы его осилите)
Все для аквариума покупалось в зоомагазине, большинство инструкций получено оттуда же. Аквариум 30 литров с подсветкой. Так же постоянно читали интернет, не одну статью и всё, а много разных и сравнивали информацию. Также есть знакомая, у которой аквариум уже несколько лет, с ней тоже советовались.
День 1. Промыли все декорации, искусственные растения и грунт, выставили их в аквариум, залили холодную водопроводную воду.
День 2. Добавили Tetra aquasafe.
День 5. Установили внутренний фильтр (с встроенной аэрацией) и добавили Tetra Vital. Также установили нагреватель и держали температуру на отметке 24 градуса (вычитали, что это наиболее приемлемая температура для будущих рыбок, неоны и данио)
В магазине нам разные продавцы говорили по разному. То надо отстоять воду без фильтра 5 дней и еще с фильтром 5, то достаточно отстоять 3 дня так и еще 1-2 с фильтром. Потом сказали добавить аквасейф и витал, и еще быстрее можно сделать. В итоге связав все это и интернет, на 7 день решили запустить рыбок.
День 7. Запустили 6 данио глофиш. Так как это первые рыбы в аквариуме, мы их добавляли вместе с водой из зоомагазина. Нам так посоветовали для установления баланса при помощи их бактерий.
День 8. Запустили 6 неонов и 2 сомика анциструса. Сомики длиной по 2,5 см, совсем малютки.
Как достичь баланса в аквариуме и сохранить его
Каждый любитель должен научиться управлять химическими и биологическими процессами, происходящими в аквариуме — и тогда его аквариум станет чистым и красивым, а рыбы и растения будут правильно расти и развиваться.
Прежде всего остановимся на воде. Правильный состав воды очень важен для создания необходимого режима. Обычная водопроводная вода по составу в большинстве случаев пригодна для аквариума. Но она предварительно должна быть подготовлена. Воде прежде всего надо дать отстояться (от 6 до 15 дней). За это время избыток хлора и других газов уходит в воздух, устанавливается определенный газовый состав, появляются микроорганизмы; вода как бы «оживает».
В воде не должно содержаться большого количества солей кальция и магния. Жесткость может колебаться в пределах 4-10°. Очень жесткую водопроводную воду нужно смягчить, добавив хорошо отстоянной дистиллированнрй, катионированной или дождевой воды. Реакция воды должна быть слабо-кислая или нейтральная (рН-6.8-7) и содержать определенное количество дубильных веществ и растительных экстрактов. Для подкисления воды в нее добавляют строго определенное количество химически чистых соляной или ортофосфорной кислот. Они обычно продаются в концентрированном виде, поэтому перед употреблением их нужно разбавить водой до слабой концентрации (8-10%) и только тогда добавлять по каплям в воду. После внесения порции кислоты воду надо тщательно перемешать и дать ей постоять, затем определить значение рН, которое не должно превышать заданного, иначе будут гибнуть рыбы и растения.
Можно использовать и другой способ подкисления воды: добавление верхового торфа и его экстракта дает кислую реакцию. В этом случае, кроме гуминовых кислот, в воду попадает какое-то количество дубильных веществ и растительных экстрактов. Очень хорошо сочетать оба способа понижения рН.
Большое значение имеет температура воды. В аквариуме со слишком холодной или теплой водой очень трудно создать биологическое равновесие. Температура воды должна быть не ниже 22 и не выше 26°. Слишком низкая температура (15-18°) вредно действует на рыб и растения. Рыбы делаются вялыми, плохо едят и значительно медленней развиваются. Самое страшное то, что в этих условиях они очень подвержены заболеваниям.
Растения же при низкой температуре очень плохо растут и в конце концов погибают.
При слишком высокой температуре воды (28-32°) у рыб усиливается обмен веществ, что приводит к преждевременному старению и гибели. В таких условиях рыбы очень часто не поддаются разведению. В воде усиливаются все химикобиологические процессы, а это зачастую приводит к печальным последствиям: нарушается газообмен, увеличивается содержание углекислого газа, в результате чего у рыб наступает кислородное голодание, а затем и гибель.
Грунт в аквариуме необходимо сделать с таким расчетом, чтобы в нем могли хорошо расти растения. Для этого берут промытый крупнозернистый (3-5мм) темный речной песок. Мелкий белый или желтый кварцевый песок не пригоден, так как он ложится плотным слоем и препятствует доступу кислорода и питательных веществ к корням растений. В этом случае постепенно нижние слои песка темнеют, образуется сероводород. Корни растений чернеют, корневая система загнивает и растения гибнут.
Под речной песок желательно положить немного хорошо вываренного торфа, речного ила или серой глины. В таком грунте хорошо растут и развиваются многие аквариумные растения. Но прежде чем приступить к посадке, надо подобрать их по видам с таким расчетом, чтобы они хорошо прижились друг с другом. Можно сочетать все виды эхинодорусов с криптокоринами; все виды апоногетонов с кабомбой, людвигией, мириофиллумом и валлиснерией.
Чтобы растения росли хорошо, аквариум нужно освещать в течение 10-12 час. Освещение должно быть верхним. Мощность нескольких лампочек накаливания (криптон) — 80-120вт на 10-15-ведерный аквариум. Если аквариум недостаточно освещен, в большом количестве развиваются бурые водоросли, окрашенные в желто-коричневый цвет. Они образуют коричневый налет на стенках аквариума и листьях растений, отчего последние начинают гибнуть.
Нельзя устанавливать аквариум на ярком солнечном свету, так как в этом случае очень интенсивно начинают развиваться зеленые водоросли. Стенки аквариума и листья растений очень быстро зарастают, нарушаются химико-биологические процессы, вода «зацветает», растения гибнут.
Аквариум нужно плотно закрывать, чтобы в него не попадала пыль и бактерии. Желательно устроить в нем постоянную аэрацию воды и установить фильтр.
В аквариуме не должно быть излишков несъеденного корма, так как он начинает загнивать.
В хорошо и правильно оборудованном аквариуме, когда он не перенаселен (1-2 рыбки на 3-4 л воды), происходит полный нормальный круговорот питательных веществ и газов, и всегда сохраняется биологическое равновесие.
Как востановить баланс в моем аквариуме?
В моем аквариуме после внесения флагеллола стали подниматься постоянно амиак точно, нитриты не совсем уверенна так как не всегда их замеряла перед применение препаратов для восстановления баланса. Нитраты замеряла при первом сбое были в норме. После применения токсивека амиак через несколько дней все равно поднимается до 1,0. Нитриты вчера замеряла вроде в норме. Я сифоню грунт раз в неделю уже вторую неделю. Население одна апистограмма, три крапчатых сомика, два анциструса, две разборы, два неона. Грунт денерле кварц где-то до 4 см слой. Растения есть, сегодня еще докуплю и посажу в аквариум. Растений где-то треть аквариума может меньше. Внесла нитривек несколько дней назад, сегодня опять внесла. Нужно ли его еще вносить? Через несколько дней пришлют амоллок. Что-нибудь может скажете и посоветуете мне по моей проблеме.
Про подмены забыла написать. Подмены каждый день процентов 15.
Если баланс сбился, то аквариум надо перезапустить. А это всегда одно и то же:
https://aquariumok.ru/content/chto_takoe_biologicheskoe_ravnovesie_v_akv.
Ну перезапуск аквариума наверное очень сложно мне будет сделать, так как есть только максимум 20-ти литровый аквариум, чтобы пересадить рыб. А там неизвестно, что еще будет биобалансом. Может можно предпринять какие-то еще меры, ведь не так сильно то и сбился биобаланс. Может еще можно его восстановить?
Спасибо за ответ. Скажите как часто мне нужно сифонить грун. В аквариуме два анциструса и я поэтому сифоню раз в неделю. Если нужно не тревожить грунт, то как быть с его сифонкой?
Спасибо за ответ. Просто после анциструсов много отходов их жизнедеятельности и я думала, что это плохо для баланса. Но если можно реже то хорошо.
Отходы анциструсов можете аккуратно сверху собирать, но сам слой грунта не ворошить.
если посадите еще растений, то это же (отходы анциструсов) прекрасное удобрение для них 
но только если реально будет много растений.
Е.К.
Просто стрессовать сифоном рыбок часто не хотелось, а раз в неделю если по верху проходиться, то скорее всего крапчатые сомики все премешают с грунтом и зароют.
Я обычно действую так.
После использования препаратов, которые рушат биофильтр, скидываю температуру воды в акве до комнатной. В зависимости от показателей тестов на аммоний и нитрит делаю соответствующие величине значений подмены. Если аммоний показывает около 0,5, то делаю разовую подмену 30%, если около 1, то разбиваю на утреннее и вечернее по 20-30%. Если выше 1, то по 30% и выше утром и вечером. Но до показателей выше 1 я никогда не довожу. Обычно стараюсь, чтобы выше 0,5 не поднималось. То же самое касается и значений по нитритам.
Кормление в зависимости от значений делаю разовое половинную дозу каждый день (при аммонии около 0,5) или через день/два (при аммонии около 1). При нитритах то же самое.
Кормление осуществляю за несколько часов до подмены.
Разумеется, значения аммония/аммиака и нитритов необходимо контролировать еще на этапе лечения не допуская показаний нитрита выше 0,25, а аммония выше 0,5.
Химию от нитритов и аммиака/аммония не использую, так как предпочитаю удерживать эти всплески на низких значениях.
В моих аквах с растениями аммоний/аммиак и нитрит после лечения не определяется уже дней через 5 (после таких препаратов, как фуразолидон и бициллин ).
DMITRY
Спасибо очень интересно. Я попробую применить.
Баланс в аквариуме, как достичь равновесия?
Ввиду частых вопросов и разъяснений на нашем форуме, что же такое биобаланс аквариума, считаем необходимым более подробно осветить этот вопрос.
Для начала давайте дадим определение.
Природа очень умная барышня и в своих владениях она использует крайне сложные, многообразные механизмы для поддержания жизни, у нее есть все инструменты на все случаи жизни. Многие ее секреты, человеком так и не осознаны, многие находятся лишь на ранней стадии понимания.
Тем не менее, в настоящее время, человечество достигло определенного прогресса в понимании «Законов Природы», что позволяет нам воссоздавать у себя дома, уголок живой природы – аквариум. Любой аквариумист, по сути, выступает помощником, подмастерьем у природы, учится у нее и пытается воспроизвести те же манипуляции, что и она.
Для понимания БИОБАЛАНСА В УЗКОМ СМЫСЛЕ, ниже приведу, примеры цепочек:
1. «Азотного цикл». Рыбки выделяют продукты жизнедеятельности (какули и мочевину) – они разлагаются определенной группой бактерий (далее – «ОГБ») и превращаются в аммиак (NH4), затем другой ОГБ аммиак разлагается до нитритов (NO2), еще другой ОГБ до нитратов (NO3) и далее яды по-разному выводятся из аквариума, например, происходит переход в газообразное состояние N2.
2. Цикл с растениями. Аммиачный цикл не заканчивается «газообразным состоянием», а продолжается посредствам процесса фотосинтеза и потреблением нитратов (NO3, а точнее азота N2) растениями.
3. Цикл фотосинтеза. При наличии всех его составляющих: качественного освещения, наличия удобрений, растения потребляют СО2 (углекислый газ, продукт дыхания рыб, который является самым важным удобрением для растений) и взамен растения выделяют чистый О2 (кислород), который употребляется рыбками и другими гидробионтами, а так же участвует в процессах окисления.
Для тех, кто хочет более углубленно изучить вопрос азотного цикла, рекомендуем материал в спойлере:
Биологическая очистка воды
Биологическая очистка воды включает важнейшие процессы, происходящие в замкнутых аквариумных системах Под биологической очисткой будем понимать минерализацию, нитрификацию и диссимиляцию соединений, содержащих азот, бактериями, обитающими в толще воды, гравий и детрите фильтра. Организмы, выполняющие эти функции, всегда присутствуют в толще фильтра. В процессе минерализации и нитрификации азотосодержащие вещества переходят из одной формы в другую, однако азот остается в воде. Удаление азота из раствора происходит только в процессе денитрификации (см. раздел 1.3).
Биологическая фильтрация является одним из четырех способов очистки воды в аквариумах. Три других способа – механическая фильтрация, физическая адсорбция и дезинфекция воды – рассматриваются ниже.
Рис. 1.1. Место биологической очистки в процессе очистки воды. Слева направо – биологическая очитка, механическая фильтрация, физическое осаждение, дезинфекция.
Рис. 1.2. Круговорот азота в аквариумных замкнутых системах.
1.1.Минерализация.
Гетеротрофные и автотрофные бактерии – основные группы микроорганизмов, обитающие в аквариумах.
Примечание не из книги автора.
Иногда понятия «автотрофы» и «продуценты», а также «гетеротрофы» и «консументы» ошибочно отождествляют, однако они не всегда совпадают. Например, синезеленые (Cyanea) способны и сами производить органическое вещество с использованием фотосинтеза, и потреблять его в готовом виде, причём разлагая до неорганических веществ. Следовательно, они являются продуцентами и редуцентами одновременно.
Автотрофные организмы для построения своего тела используют неорганические вещества почвы, воды и воздуха. При этом почти всегда источником углерода является углекислый газ. При этом одни из них (фототрофы) получают необходимую энергию от Солнца, другие (хемотрофы) — от химических реакций неорганических соединений.
Гетеротрофные виды утилизируют органические азотосодержащие компоненты выделений водных животных в качестве источника энергии и превращают их в простые соединения, например аммоний (термин «аммоний» относится к сумме ионов аммония (NH4+) и свободного аммиака (NH3), определяемых аналитическим путем, как NH4-N). Минерализация этих органических веществ – первый этап биологической очистки.
Минерализация азотсодержащих органических соединений может начинаться с расщепления белков и нуклеиновых кислот и образования аминокислот и органических азотистых оснований. Дезаминирование – это процесс минерализации, в ходе которого отщепляется аминогруппа с образованием аммония. Предметом дезаминации может служить расщепление мочевины с образованием свободного аммиака (NH3).
Подобная реакция может идти чисто химическим путем, однако дезаминирование аминокислот и сопутствующих им соединений требует участия бактерий.
1.2. Нитрификация воды.
После того как органические соединения переведены гетеротрофными бактериями в неорганическую форму, биологическая отчистка вступает в следующую стадию, получившую название «нитрификация». Под этим процессом понимают биологическое окисление аммония до нитритов (NO2-, определяемых как NO2-N) и нитратов (NO3, определяемых в виде NO3-N). Нитрификация осуществляется главным образом автотрофными бактериями. Автотрофные организмы в отличие от гетеротрофных способны усваивать неорганический углерод (главным образом СО2) для построения клеток своего организма.
Автотрофные нитрифицирующие бактерии в пресноводных, солоноватоводных и морских аквариумах представлены в основном родами Nitrosomonas и Nitrobacter. Nitrosomonas окисляет аммоний до нитритов, а Nitrobacter – нитриты до нитратов.
Обе реакции идут с поглощением энергии. Смысл уравнений (2) и (3) заключается в превращении токсичного аммония в нитраты, которые гораздо менее ядовиты.Эффективность процесса нитрификации зависит от следующих факторов: наличия токсикантов в воде, температуры, содержания растворенного в воде кислорода, солености и площади поверхности фильтра.
Токсичные вещества. При определенных условиях многие химические вещества подавляют нитрификацию. При добавление в воду эти вещества либо подавляют рост и размножение бактерий, либо нарушают внутриклеточный обмен бактерий, лишая их способности к окислению.
Коллинз с соавторами (Collins et al., 1975, 1976), а также Левайн и Мид (Levine and Meade, 1976) сообщали, что многие антибиотики и другие средства, применяемые для лечения рыб, не влияли на процессы нитрификации в пресноводных аквариумах, в то время как другие оказывались в разной степени токсичными. Параллельные исследования в морской воде не проводились, а приведенные результаты не следует распространять на морские системы.
Приведенные в трех указанных работах данные представлены в табл. 1.1. Результаты исследований не вполне сопоставимы из-за различий в применявшихся методиках.
Таблица 1.1. Влияние терапевтических норм растворенных антибиотиков и лечебных препаратов на нитрификацию в пресноводных аквариумах (Collins et al., 1975, 1976, Levine and Meade, 1976).
Коллинз с соавторами изучал влияние лекарственных препаратов в пробах воды, взятых непосредственно из работающих бассейнов с биофильтрами, где содержалась рыба. Левайн и Мид использовали для опытов чистые бактериальные культуры. Примененные ими методы, по-видимому, отличались более высокой чувствительностью по сравнению с обычными. Так, в их опытах формалин, малахитовый зеленый и нифурпиринол обладали средней токсичностью для нитрифицирующих бактерий, в то время как Коллинз с соавторами показал безвредность тех же препаратов. Левайн и Мид полагали, что расхождения связаны с более высоким содержанием автотрофных бактерий в чистых культурах и порог инактивации был бы выше в присутствии гетеротрофных бактерий и при более высокой концентрации растворенных органических веществ.
Из данных табл. 1.1. видно, что эритромицин, хлоротетрациклин, метиленовый синий и сульфаниламид обладают четко выраженной токсичностью в пресной воде. Наиболее токсичным среди изучавшихся веществ оказался метиленовый синий. Результаты полученные при испытании хлорамфеникола и перманганата калия, противоречивы.
И Коллинз с соавторами и Левайн и Мид сходятся в том, что сульфат меди существенно не подавляет нитрификацию. Возможно, это результат связывания свободных ионов меди с растворенными органическими соединениями. Томлинсон и другие (Tomlinson et al., 1966) обнаружили, что ионы тяжелых металлов (Cr, Cu, Hg) гораздо сильнее воздействуют на Nitrosomonas в чистой культуре, чем в активном иле. Они предположили, что это объясняется образованием химических комплексов между ионами металлов и органическими веществами. Длительное воздействие тяжелых металлов более эффективным, чем кратковременное, по-видимому, из-за того, что адсорбционные связи органических молекул были полностью использованы.
Температура. Многие виды бактерий могут переносить значительные колебания температуры, хотя их активность временно уменьшается. Период адаптации, называемый временной температурной инактивацией (ВТИ), часто проявляется при резких изменениях температуры. Обычно ВТИ заметна при резком охлаждении воды; повышении температуры, как правило, ускоряет биохимические процессы и поэтому период адаптации может остаться незамеченным. Срна и Баггали (Srna and Baggaley, 1975) изучали кинетику нитрификационных процессов в морских аквариумах. Повышение температуры всего на 4 градуса Цельсия приводило к ускорению окисления аммония и нитритов на 50 и 12% соответственно по сравнению с исходным уровнем. При снижении температуры на 1 градус Цельсия скорость окисления аммония уменьшалась на 30%, а при понижении температуры на 1,5 градуса Цельсия скорость окисления нитритов уменьшалась на 8% по сравнению с исходными условиями.
pH воды. Каваи др. (Kawai et al., 1965) обнаружили, что при pH менее 9 нитрификация в морской воде подавляется сильнее, чем в пресной. Они объяснили это пониженным природным pH в пресной воде. По данным Секи (Saeki, 1958), окисление аммония в пресноводных аквариумах при снижении pH подавляется. Оптимальное значение pH для окисления аммония 7,8 для окисления нитритов 7,1. Оптимальным диапазоном pH для процесса нитрификации Секи считал 7,1-7,8. Срна и Баггали показали, что морские бактерии-нитрификаторы были наиболее активны при pH 7,45 (диапазон 7-8,2).
Растворенный в воде кислород. Биологический фильтр можно сравнить с огромным дышащим организмом. При правильной работе он потребляет значительное количество кислорода. Потребности водных организмов в кислороде измеряются в единицах БПК (биологическое потребление кислорода). БПК биологического фильтра частично зависит от нитрификаторов, но в основном оно обусловлено активностью гетеротрофных бактерий. Хараяма (Hirayama, 1965) показал, что при высоком биологическом потреблении кислорода активно действовала многочисленная популяция нитрификаторов. Он пропускал морскую воду через слой песка действующего биологического фильтра. Перед фильтрованием содержание кислорода в воде составляло 6,48мг/л, после прохождения слоя песка толщиной 48см. оно снизилось до 5,26мг/л. В тоже время, содержание аммония снизилось с 238 до 140 мг.экв./л., а нитритов – с 183 до 112 мг.экв./л.
В фильтровальном слое присутствуют как аэробные (для жизни необходим О2), так и анаэробные бактерии (не используют О2), однако в хорошо аэрируемых аквариумах преобладают аэробные формы. В присутствии кислорода рост и активность анаэробных бактерий подавляются, поэтому нормальная циркуляция воды через фильтр сдерживает их развитее. Если содержание кислорода в аквариуме снижается, происходит либо увеличение численности анаэробных бактерий, либо переход от аэробного дыхания к анаэробному. Многие продукты анаэробного обмена токсичны. Минерализация может происходить и при пониженном содержании кислорода, но механизм и конечные продукты в этом случае другие. В анаэробных условиях этот процесс идет скорее как ферментативный, чем как окислительный, с образованием вместо азотистых оснований органических кислот, двуокиси углерода и аммония. Эти вещества наряду с сероводородом, метаном и некоторыми другими соединениями придают задыхающемуся фильтру гнилостный запах.
Соленость. Многие виды бактерий способны обитать в водах, ионный состав которых значительно колеблется, при условии, что изменения солености будут происходить постепенно. ЗоБелл и Миченер (ZoBell and Michener, 1938) обнаружили, что большинство бактерий, выделенных из морской воды в их лаборатории, можно выращивать и в пресноводной воде. Многие бактерии перенесли даже прямую пересадку. Все 12 видов бактерий, считавшихся исключительно «морскими», были успешно переведены в пресноводную воду путем постепенного разбавления морской водой (каждый раз добавляли по 5% пресной воды).
Бактерии биологического фильтра очень устойчивы к колебаниям солености, хотя, если эти изменения значительны и внезапны, активность бактерий подавляется. Срна и Баггали (Srna and Baggaley, 1975) показали, что снижение солености на 8% и повышение на 5% не оказали влияния на скорость нитрификации в морских аквариумах. При нормальной солености воды в морских аквариумных системах нитрифицирующая активность бактерий была максимальной (Kawai et al., 1965). Интенсивность нитрификации уменьшалась как при разбавлении, так и при увеличении концентрации раствора, хотя некоторая активность сохранялась даже после повышения солености воды вдвое. В пресноводных аквариумах активность бактерий была максимальной перед добавлением хлористого натрия. Сразу после того, как соленость сравнялась с соленостью морской воды, нитрификация прекратилась.
Есть данные о том, что соленость влияет на скорость нитрификации и даже на количество конечных продуктов. Кул Манн (Kuhl and Mann, 1962) показали, что нитрификация протекала быстрее в пресноводных аквариумных системах, чем в морских, хотя нитритов и нитратов больше образовалось в последних. Каваи и др. (Kawai et al., 1964) получили сходные результаты, которые представлены на рис. 1.3.
Рис. 1.3. Численность бактерий фильтрационного слоя в малых пресноводных и морских аквариумных системах через 134 дня (Kawai etal., 1964).
Площадь поверхности фильтра. Каваи и др. обнаружили, что концентрация бактерий нитрификаторов в фильтре в 100 раз выше, чем в протекающей через него воде. Это доказывает важность величины контактной поверхности фильтра для процессов нитрификации, поскольку она обеспечивает возможность прикрепления бактерий. Наибольшую площадь поверхности фильтрующего слоя в аквариумах обеспечивают частицы гравия (грунта), причем процесс нитрификации происходит в основном в верхней части гравийного фильтра, как показано на рис. 1.4. Каваи и др. (1965) определили, что 1 грамме песка из верхнего слоя фильтра в морских аквариумах содержится 10 в 5-й степени бактерий – окислителей аммония 10 в 6-й степени – окислителей нитратов. На глубине всего 5 см. число микроорганизмов обоих типов снижалось на 90%.
Рис. 1.4. Концентрация (а) и активность (б) нитрифицирующих бактерий на разной глубине фильтра в морском аквариуме (Yoshida, 1967).
Форма и размер частиц гравия также важны: мелкие зерна имеют большую поверхность для прикрепления бактерий, чем такое же количество по массе крупного гравия, хотя очень мелкий гравий нежелателен, так как он затрудняет фильтрацию воды. Зависимость между размерами и площадью их поверхности легко продемонстрировать на примерах. Шесть кубиков массой по 1 гр. Имеют в общей сложности 36 единиц поверхности, в то время как один кубик массой 6 гр. Имеет только 6 поверхностей, каждая из которых больше отдельной поверхности малого кубика. Общая площадь шести однограммовых кубиков в 3,3 раза больше площади поверхности одного 6-граммового кубика. По данным Секи (Saeki, 1958), оптимальный размер частиц гравия (грунта) для фильтров это 2-5 мм.
Угловатые частицы имеют большую поверхность, чем округлые. Шар имеет минимальную площадь поверхности на единицу объема по сравнению со всеми остальными геометрическим формами.
Накопление детрита (Термин «детрит» (от лат. detritus — истёртый) имеет несколько значений: 1. Мёртвое органическое вещество, временно исключенное из биологического круговорота элементов питания, которое состоит из останков беспозвоночных животных, выделений и костей позвоночных животных и др.; 2. совокупность мелких неразложенных частиц растительных и животных организмов или их выделений, взвешенных в воде или осевших на дно водоёма) в фильтре обеспечивает дополнительную поверхность и улучшает нитрификацию. Согласно данным Секи 25% нитрификации в аквариумных системах приходится на долю бактерий, населяющих детрит.
1.3. Диссимиляция
Процесс нитрификации приводит к высокой степени окисления неорганического азота. Диссимиляция, «азотное дыхание», или процесс восстановления, развивается в противоположном направлении, возвращая конечные продукты нитрификации к низкой степени окисления. В перерасчете на общую активность окисление неорганического азота значительно превосходит его восстановление, и нитраты накапливаются. Помимо диссимиляции, которая обеспечивает выделение части свободного азота в атмосферу, неорганический азот может быть удален из раствора путем регулярной замены части воды в системе, за счет усвоения высшими растениями или при помощи ионообменных смол. Последний способ удаления свободного азота из раствора применим только в пресноводной воде (см. раздел 3.3).
Диссимиляция – преимущественно анаэробный процесс, который идет в слоях фильтра, испытывающих дефицит кислорода. Бактерии – денитрификаторы, обладающие восстановительной способностью, обычно либо полные (облигатные) анаэробы, либо аэробы, способные переходить на анаэробное дыхание в бескислородной среде. Как правило, это организмы-гетеротрофы, например некоторые виды Pseudomonas, могут восстанавливать ионы нитратов (NO3-) в условиях дефицита кислорода (Painter, 1970).
При анаэробном дыхании бактерии-диссимиляторы усваиваю окись азота (NO3-) вместо кислорода, восстанавливая азот до соединения с низким окислительным числом: нитритов, аммония, двуокиси азота (N20) или свободного азота. Состав конечных продуктов определяется видом бактерий, участвующих в восстановительном процессе. Если неорганический азот восстанавливается полностью, то есть до N2O или N2, процесс диссимиляции называют денитрификацией. В полностью восстановленном виде азот может быть удален из воды и выделен в атмосферу, если его парциальное давление в растворе превышает его парциальное давление в атмосфере. Таким образом, денитрификация в отличие от минерализации и нитрификации снижает уровень неорганического азота в воде.
1.4. «Сбалансированный» аквариум.
1. Аэробные. Их число за 2 недели после посадки рыбы увеличилось в 10 раз. Максимальная численность – 10 в восьмой степени организмов в 1гр. Песка фильтра – отмечена спустя две недели. Спустя три месяца популяция бактерий стабилизировалась на уровне 10 в седьмой степени экземпляров на 1гр. Песка фильтра.
2. Бактерии, разлагающе белок (аммонификаторы).Первоначальная плотность (10 в 3 степени экз./гр) возросла в 100 раз за 4-е недели. Через три месяца популяция стабилизировалась на уровне 10 в 4 степени экз./гр. Столь резкое увеличение численности этого класса бактерий было вызвано внесением корма (свежей рыбы), богатого белком.
3. Бактерии, разлагающие крахмал (углеводы). Начальная численность составляла 10% общего числа бактерий в системе. Затем она постепенно возросла, а через четыре недели начала снижаться. Популяция стабилизировалась спустя три месяца на уровне 1% общей численности бактерий.
4. Бактерии-нитрификаторы. Максимальная численность бактерий, окисляющих нитриты, отмечалась через 4 недели, а «нитратных» форм – через восемь недель. Спустя 2 недели «нитритных» форм было больше, чем «нитратных». Численность стабилизировалась на уровне 10 в 5 степени и 10 в 6 степени экз. соответственно. Существует разница во времени между снижением содержания аммония в воде и окислением в начале нитрификации, обусловленная тем, что рост Nitrobacter падавлен присутствием ионов аммония. Эффективное окисление нитритов возможно лишь после того, большая часть ионов будет преобразована Nitrosomonas. Сходным образом максимум нитритов в растворе должен проявляться до начала накопления нитратов.
Высокое содержание аммония в новой аквариумной системе может быть вызвано нестабильностью численности автотрофных и гетеротрофных бактерий. В начале работы новой системы рост гетеротрофных организмов превышает рост автотрофных форм. Много аммония, образовавшегося в процессе минерализации, усваивается некоторыми гетеротрофами. Другими словами, четко разграничить гетеротрофную и автотрофную переработку аммония невозможно. Активное окисления бактериями-нитрификаторами проявляется только после сокращения и стабилизации численности гетеротрофных бактерий (Quastel and Scholefield, 1951).
Численность бактерий в новом аквариуме имеет значение только до тех пор, пока она не стабилизируется для каждого типа. Впоследствии колебания в поступлении энергетических веществ компенсируются увеличением активности обменных процессов в отдельных клетках без увеличения их общей численности.
В исследованиях Квастела и Шоулфилда (Quastek and Sholefild, 1951) и Срны и Баггалия показано, что плотность популяции нитрифицирующих бактерий, населяющих фильтр определенной площади, относительно постоянна и не зависит от концентрации поступающих энергетических веществ.
Общая окислительная способность бактерий в сбалансированном аквариуме тесно связана с ежедневным поступлением окисляемого субстрата. Внезапное увеличение численности выращиваемых животных, их массы, количества вносимых кормов приводит к заметному возрастанию содержания аммония и нитритов в воде. Такое положение сохраняется до тех пор, пока бактерии не адаптируются к новым условиям.
Продолжительность периода повышенного содержания аммония и нитритов зависит от величины дополнительной нагрузки на перерабатывающую часть водной системы. Если она находится в пределах максимальной производительности биологической системы, равновесие в новых условиях в теплой воде обычно восстанавливается через три дня, а в холодной воде – значительно позднее. Если дополнительная нагрузка превышает возможности системы, содержание аммония и нитритов будет постоянно возрастать.
Минерализация, нитрификация и денитрификация – процессы, протекающие в новом аквариуме более или менее последовательно. В установившейся – стабильной системе они идут почти одновременно. В сбалансированной системе содержание аммония (NH4-N) составляет менее 0,1 мг/л, а все улавливаемы нитриты – результат денитрификации. Упомянутые процессы идут согласованно, без отставания, поскольку все поступающие энергетические вещества быстро усваиваются.
Вот базовые цепочки биологического равновесия, которые сходу пришли мне в голову. Примеров, таких цепочек можно написать очень много: с рыбами и улитками, с рыбами, улитками и растениями, с грибками, бактериями и рыбками и так далее… почти до бесконечности.
Из сказанного, можно дать определение аквариумного БИОБАЛАНСА В ШИРОКОМ СМЫСЛЕ – это совокупность всех звеньев и биологических цепочек.
Процесс становления биобаланса, еще можно разделить на:
— биологические цепочки, т.е. непосредственное взаимодействие живых организмов (БИО);
— свойства, факторы и инструменты, т.е. составляющие, непосредственно влияющие на качество взаимодействия живых организмов. К ним относятся: параметры воды (dH, kH, pH, rH, t), качество и уровень освещения, качество фильтрации, грунта, «интерьера» и т.д.
В свете сказанного, очень важно понимать, что «свойства, факторы и инструменты» играют важную роль. По сути – это и есть те механизмы, которыми мы можем настраивать и корректировать биологическое равновесие в своем водоеме. Именно их корректировка и оттачивание приводит к успеху. И наоборот, пренебрежительное отношение к этим инструментам, заставляет «Природу» включать другие механизмы для поддержания равновесия. Те же водоросли, ведь, по сути – это не вред и бяка, а реакция аквариума на чрезмерное или недостаточное количество/качество освещения или на высокую концентрацию ядов (NH3, NO2, NO3), и т.д.
Малейшие факторы играют важную роль, например, пренебрежение новичками правил совместимости и норм населенности аквариума, ведет к активации функции «уничтожения лишнего»: у рыб появляется стресс, падает иммунитет, болезнетворные бактерии и грибки включаются действие, «лишние» рыбы заболевают и погибают.
Подводя итоги, можно сказать, что
Ниже хотелось бы, кратко рассказать, а главное постараться показать «невидимых героев аквариума».
Я всегда говорю новичкам аквариумистики, что не стоит воспринимать аквариум, как банку с водой и рыбами. Аквариум – это целостный организм, живущий по своим природным законам и правилам, который населяют на самом-то деле миллионы невидимых организмов (грибков, бактерий, спор водорослей, простейших, инфузории и т.д.). То, что мы их не видим, не означает, что их нет. Человек вообще еще многое не видит и не знает.
Итак, ранее считалось, что за процесс выведения ядов – азотных соединений из аквариума, отвечают два рода бактерий. Бактерии рода Nitrosomonas (Nitrosomonas europaea) разлагают/окисляют аммиак (NH3) до нитритов (NO2), а бактерии рода Nitrobacter (Nitrobacter winogradskyi) окисляют нитриты до нитратов (NO3).
Вот они, вернее их фото, которые удалось найти в рунете ))).
Бактерии рода Nitrospira
Подписывайтесь на наш You Tube-канал, чтобы ничего не пропустить