Взаимодействие морских гидробионтов с водой. Подготовка морской аквариумной воды. Создание потоков.
Жизнь подводного мира, поражает огромным многообразием видов и красотой морских гидробионтов, многих из которых мы хотели бы видеть в своих морских аквариумных системах. Но их содержание несет определенные трудности.
С одной стороны, природа выработала механизм поддержания параметров морской воды на относительно постоянном уровне. Одним из таких механизмов является карбонатно-бикарбонатный буфер, поддерживающим рН среды в довольно узком постоянном диапазоне. Также в океанах поддерживается сравнительно постоянная соленость, но для разных мест она может иметь немного отличающиеся показатели. Так, например, воды Атлантического и Тихого океанов имеют соленость около 34,9 промилле, а соленость вод Индийского океанов составляет 34,6 промилле. В окраинных и, особенно, во внутренних морях соленость может сильно отличаться от океанской. Например, в Красном море она составляет 42 промилле. Низкую соленость имеют воды Балтийского моря - около 6-8 промилле.
Казалось бы, создай в аквариуме постоянный рН, необходимую соленость, температуру, свет и заселяй морских гидробионтов, не забывая о регулярной чистке акваруима. Но, с другой стороны, природа создала такие условия, при которых морские обитатели привыкли к очень высокому качеству морской воды. В аквариуме оно должно обеспечиваться целым комплексом дополнительных параметров, которые необходимы для поддержания соответствующих физических, химических, биологических процессов. В большей степени, требования высокого качества воды относятся к содержанию кораллов и других беспозвоночных, в меньшей – к содержанию рыб. Почему так произошло?
За многие миллионы лет в мировом океане установилась следующая система течений. Холодные воды и в северном и в южном полушариях стекают вдоль восточных берегов океанов к экватору в зоны экваториального и тропического поясов. Здесь происходит повышение температуры, и создаются идеальные условия для активного развития жизни. Много тепла, солнечного света. Происходит активный рост фитопланктона и зоопланктона, причем в таком количестве, что он не успевает потребляться и перерабатываться подводными обитателями. Образуется большое количество умерших организмов, которые оседают и уносят на дно многие вещества, в том числе азот, фосфор, железо. Далее, эта вода, согласно направлению течений движется горизонтально к западным берегам Атлантического, Индийского и Тихого океанов. И сюда она уже приходит очищенной от биогенных остатков, стабильная по температуре, по составу, чтобы затем направиться в сторону полюсов и вернуться вновь к восточным берегам океанов, повторяя эту циклическую закономерность.
Именно поэтому в западных частях океанов сконцентрированы коралловые рифы. Здесь эта чистая вода, равномерным потоком проходя через колонии рифовых беспозвоночных, создает те идеальные условия, в которых морские организмы привыкли жить в течение долгого времени. Это объясняет, почему мадрепоровые кораллы не переносят ни опреснения воды, ни содержания в воде взвешенных частичек ила, и почему в морских аквариумных системах любые незначительные отклонения от привычных природных условий обитания могут создать непредсказуемые проблемы с содержанием рифовых гидробионтов.
Взаимодействие морских гидробионтов с водой
Как происходит взаимодействие морских гидробионтов с пресной и соленой водой? У кораллов нет взаимодействия с пресной водой, так как они в ней просто не живут. Им нужна только соленая вода. Многие беспозвоночные, включая кораллы, не имеют специальных органов дыхания. Газообмен со средой у них осуществляется всей поверхностью тела. Органы дыхания в виде пористых жабр встречаются только у некоторых морских беспозвоночных, таких как кольчатые черви и членистоногие.
Дыхание рыб осуществляется через жабры, которые активно работают с окружающей средой, потому что через них рыба получает кислород, выделяет углекислоту, через жабры она выделяет соединения азота. Соответственно, на жабры приходится главная атака окружающей среды. У костных рыб соленость и минерализация крови и тканевой жидкости являются промежуточными между пресной и соленой водой. Поэтому, в пресной среде окружающая вода пытается вытащить все соли и проникнуть как можно больше внутрь рыбы. Т.е. пассивный перенос соли осуществляется по градиенту концентрации и направлен изнутри рыбы наружу. Активные клеточные мембраны, наоборот противостоят этому процессу способом активной транспортировки, т.е. обеспечивая перенос солей и воды против градиента концентраций. Они препятствуют выделению соли наружу и проникновению воды внутрь.
В морской рыбе все наоборот. Морская вода пытается по градиенту концентрации загрузить рыбу солью и вытянуть из нее воду. Поэтому морская рыба обильно пьет, а активные мембранные насосы в жабрах качают соли из организма наружу. В этом случае, в организме рыбы очень мало скапливается мочи. Это касается костных рыб. У пластинчатожаберных рыб (акулы, скаты) биохимические процессы протекают несколько по-другому. В их тканевой жидкости содержится мочевина, которая благодаря высокому осмотическому давлению держит концентрацию, сравнимую с окружающей средой. Поэтому, когда акулу вылавливают, как промысловую рыбу для дальнейшей переработки, она пахнет мочой.
Подготовка морской аквариумной воды
При подготовке воды для морского аквариума необходимо учитывать следующее. Любая водопроводная вода, или вода из натуральных источников или скважин, содержит в своем составе соли железа и других металлов, соединения азота в виде аммония, нитритов, нитратов, и других веществ, она часто избыточно минерализована. Если такую воду предполагается использовать для приготовления морской аквариумной воды, то она должна быть очищена.
Конечно, можно идти по пути использования дистиллированной воды, но, обычно, это экономически необоснованно.
Одним из известных способов очистки воды является использование ионообменных смол (ионитов). Принцип работы заключается в следующем. Иониты – это вещества, содержащие в своем составе подвижные ионы (катионы или анионы), которые могут обмениваться на катионы или анионы электролита. Например, если через катионит пропустить смесь хлоридов NaCl, KCl, CаCl2, MgCl2 и т.п. то катионы этих солей заменяют в катионите катионы водорода и на выходе получается раствор HCL. Далее, если раствор HCL пропустить через анионит, то анионы хлора заменяют в анионите ионы ОН-, и на выходе получается вода Н2О. После того, как катиониты и аниониты насытятся присоединенными катионами и анионами, их надо регенерировать. Для регенерации катионита используется раствор кислоты. Регенерацию анионита производят раствором щелочи (NaOH, KOH). После регенерации, смолы восстанавливают свои ионообменные свойства. Надо отметить, что использование ионообменных колонок для подготовки морской аквариумной воды уходит в историю.
В настоящее время в аквариумистике используются более совершенные системы очистки, основанные на обратном осмосе. Обратный осмос – это метод обработки воды, при котором вода под давлением проходит через специальную мембрану, имеющую свойство пропускать через себя только молекулы воды и не пропускать молекулы других веществ. В итоге на выходе установки обратного осмоса получается химически чистая вода. Процесс очистки воды через мембрану обратного осмоса нашел широкое применение во всем мире. Определенная сложность заключается в том, что очищаемая вода должна поступать под давлением, которое выше давления обычных водопроводных систем. Поэтому, на входе необходимо использовать дополнительные подкачивающие насосы.
Конструктивно фильтр представляет собой одну или несколько искусственных пористых мембран, скрученных в рулон, которые изготовлены из синтетических материалов. Размер пор в мембране составляет одну десятитысячную микрона. Поступающий на установку поток воды после прохождения мембраны разделяется на два потока – чистой воды и воды с повышенным содержанием солей и примесей. Обычно, в системах обратного осмоса применяется этап предварительной очистки, который, включает механическую и угольную фильтрацию. Обратная осмосная мембрана не очень хорошо относится к жесткой воде. Поэтому в морской аквариумистике часто системы обратного осмоса имеют в своем составе деионизирующий блок. Такие системы называются ОО/ДИ (обратный осмос деионизация).
Создание потоков
Любой, кто с трубкой или аквалангом погружался в воду рядом с коралловым рифом, ощущал подводные потоки, которые омывают риф даже в спокойную погоду. Именно, в таких местах с постоянными потоками наблюдается наибольшее скопление жестких SPS кораллов.
При создании морского аквариума и, в первую очередь, рифового, необходимо учитывать такой важный параметр как течение воды. Это связано с тем, что обитатели кораллового рифа приспособились к жизни в среде с таким перемещением воды. В основном, это относится к сидячим беспозвоночным, таким, как кораллы и моллюски. Омывающие их потоки приносят еду, кислород, питательные вещества. Многими морскими аквариумистами замечено, что в условиях морского аквариума, при низкой скорости потока, ветки жесткого коралла Акропора становятся тоньше и их рост замедляется, в сравнении с кораллом в природных условиях. Однако, при увеличении скорости потока, происходит ускорение роста. Также, это было замечено на примере других видов жестких кораллов. Имеются свидетельства того, что колонии мягких кораллов, например, в Красном море, расположенные в зонах сильных течений, растут в три раза быстрее, чем в зонах слабого течения.
Хорошее течение в аквариуме может способствовать удалению нежелательных нитчатых водорослей. Также можно отметить позитивное влияние потока на здоровье рыб. В условиях активного движения воды рыбам, по сравнению с условиями спокойной воды, надо расходовать больше энергии, и, значит, препятствовать излишнему нежелательному накоплению жира в организме.
Есть три основных типа движения морской воды – ламинарный, пульсирующий, турбулентный.
Ламинарный – это поток, при котором жидкость перемещается слоями без перемешивания и пульсаций.
Пульсирующий поток характеризуется волновой структурой, в котором происходит периодическое изменение давления. Рыбы могут принимать участие в создании таких потоков. Примером в природе может служить стая рыб, которая тесно скопилась в одном сравнительно замкнутом месте и резко появляется из своего укрытия, чтобы потом опять в нем резко сконцентрироваться.
Турбулентный поток – это неустановившееся течение жидкости, при котором части жидкости в различных точках потока совершают хаотичное движение с переменными по величине и направлению скоростями. Такой поток является наиболее желательным в рифовых аквариумах, но и наиболее трудно воспроизводимым.
Самым простым способом создания движения в аквариуме является установка помп типа Power Head, используемых в аквариумах для прокачки воды через различные фильтрующие системы. Такими помпами можно управлять, создавая потоки различной интенсивности. Помпы типа Power Head относительно недороги, но их основным недостатком является то, что они создают только ламинарное узконаправленное течение, которое нельзя направлять непосредственно на беспозвоночных. Кораллы, например, в таком сильном потоке могут закрыть полипы или, даже, частично сбросить живые ткани.
Конечно, если к этим помпам добавить электронное управление, реле времени или установить фитинги для рассеивания потока, можно добиться некоторого улучшения функциональности, но, в целом, поставленной задачи не решить.
Другой категорией насосов, используемых для имитации в аквариуме морских течений, являются перемешивающие помпы. Они в принципе отличаются от перекачивающих помп, не предназначены для подключения к системам фильтрации, и служат только для обеспечения циркуляции и перемешивания воды. Обычно они устанавливаются в аквариуме напротив друг друга с целью добиться максимальной турбулентности.
Хорошим средством для обеспечения волнообразных течений являются пульсирующие помпы. Они используют пропеллерную технологию и при небольшой мощности создают хорошее перемешивание широким потоком. Все большее применение находят генераторы волн (Wave maker).
Не так давно на рынке появились т.н. осцилляционные помпы, использующие принцип колебаний параметров состояния системы.
Для крупных аквариумных систем могут использоваться «опрокидывающиеся корыта», обеспечивающие периодический залив в систему дозированных объемов воды. Хорошо работают разнообразные качалки, которые раскачивают с заданной частотой либо поплавок, либо специальный щит, который гоняет воду.
В настоящее время рынок предоставляет широкий выбор технологий и оборудования различной мощности для имитации морских течений.
© Аква Лого
Евгений Константинов
Поля, отмеченные знаком *, обязательны для заполнения.
Беспозвоночные
Растения
Аквариумы и тумбы
Аквариумные товары
