Новые аквариумные растения
«Меняя состав ионообменных участков и путем зарядки участков заданными питательными веществами, цеолиты могут стать отличным субстратом для выращивания растений. Возможны и другие улучшения для изменения свойств. В сочетании с медленно растворяющимися материалами (такими как синтетические и/или природные питательные анионы) эти усиленные питательными веществами материалы зеопоники снабжают корни растений дополнительными жизненно важными питательными катионами и анионами. Что самое важное, эти питательные вещества предоставляются медленно, в соответствии с потребностями корней растений. Как это работает? В общем, это процесс представляющий собой комбинацию растворения и ионообменных реакций. Абсорбция питательных веществ из почвенного раствора корнями растений запускает реакции растворения и обмена ионами, высвобождая питательные вещества по потребности. После этого цеолит перезаряжается дополнительно поступившими питательными веществами. В результате, система зеопоники усиливает удержание питательных веществ, уменьшает потери и уменьшает потребность вносить удобрения создавая восстанавливаемую и сбалансированную доставку питательных веществ в прикорневую зону.
4.3 Земля в аквариуме
Использование дерновой земли в качестве аквариумного грунта предлагалось еще в начале аквариумистики. В 1882 году известный русский аквариумист Н.Ф. Золотницкий писал «Грунт этот состоит … из дерновой земли и торфа, … к которой подбавляютъ немного промытого речного песку, накладывается на дно слоем в вершок толщины, а повер него насыпается почти такой же ( вершка) толщины слой тщательно промытого речного песку или, что еще лучше, гравия».
Любители аквариумных растений на протяжении десятилетий ведут поиски состава грунта, который бы обеспечил хороший и ускоренный рост растений, и не способствовал бы бурному росту водорослей.
В настоящее время любой продвинутый зоомагазин предложит вам десятки разноцветных баночек, коробочек и пакетиков с самыми различными жидкими и твердыми подкормками для растений, тропическими латеритами из разных регионов, насыщенными микроэлементами вулканическими лавами и прочими чудесами. А еще порекомендует десятки видов светильников и ламп, обеспечивающих ускоренный рост растений и прекрасный вид рыбок.
В литературе аквариумистам – любителям рекомендуется примерно одно и то же. Чистый грунт на дно, возможно с точечными добавками глины и торфа, безграмотный расчет освещения в ваттах на литр, стандартные рекомендации по применению жидких удобрений. Все безоговорочно не рекомендуют применять в качестве добавки к грунту садовую или какую-либо иную землю. В моих статьях такое предостережение так же встречается неоднократною. Мой личный опыт использования земли в аквариуме был отрицательным. Неприятные последствия в виде анаэробного гниения грунта и вспышек самых разнообразных водорослей являются неизбежным следствием попадания земли в аквариум.
Диана Вальштадт в своей новой книге «The Ecology of Planted Aquarium» пишет. На дно аквариума кладется изрядной слой садовой земли, который сверху засыпается обычным мелким гравием. Слой земли является источником макро и микроэлементов, а так же, за счет процессов гниения, углекислого газа. Собственных запасов многих минеральных элементов питания, по расчетам Вальштадт, в этом слое земли хватает на долгие годы и десятилетия. Расход других компенсируется за счет довольно-таки большого количества рыб и их обильного кормления. Так же натуральная земля является источником различных ферментов, гуминовых кислот и других биологически активных веществ, полезных для высших растений. Освещение в таком аквариуме может быть гораздо умереннее, чем по привычным нам, меркам». Правда, опять-таки вопреки сложившейся у нас практике автор книги не считает вредным явлением, если в аквариум будет попадать пару-тройку часов солнечное освещение. Особо автор отмечает стабильность и долговременность водоемов, сделанных подобным образом, приводя в качестве примера свои аквариумы, некоторые из которых живут без переустройства по семь-восемь лет. практические рекомендации автор надежно подкрепляет теоретическими выкладками и исключительно богатой подборкой ссылок на научные источники.
Глава 5. Вода для декоративного аквариума.
. В водопроводной воде, которую используют для аквариума, практически всегда содержатся в достаточном количестве все необходимые для полноценного питания растений химические элементы и металлы – углерод, железо, титан, медь, никель, цинк, кобальт, марганец и др. Главную роль в питании растений играют углерод и железо. Но иногда в аквариуме создаются не благоприятные или неудовлетворительные условия для роста растений. Растения голодают, а нередко и медленно умирают. Причиной этих явлений является неполное усвоение растениями углерода и солей железа. (М. Климовицкий "Разведение аквариумных растений)
Углерод находится в аквариуме в двух видах: в свободном состоянии и в связанном состоянии. В свободном состоянии – в виде растворенного в воде углекислого газа, а в связанном – в виде углекислых солей кальция и магния, так называемых солей карбонатной жесткости.
При растворении углекислого газа в воде образуется угольная кислота. Растения очень хорошо и быстро ассимилируют углерод из растворенного в воде углекислого газа и плохо – из солей карбонатной жесткости. В большинстве случаев, особенно если аквариумная вода имеет значительную жесткость, например, из-за мраморной крошки в грунте, в аквариуме отмечается дефицит свободного углекислого газа, и растения получают углерод в недостаточном количестве.
Откуда в природе вода получает растворенные вещества ? Дождевые капли, проходя через атмосферу реагируют с атмосферным углекислым газом, в результате чего получается угольная кислота:
CO2 + H20 – H2CO3. Такая вода, протекая по известковым залежам, набирает кальций/магний и карбонаты/бикарбонаты. В основном – это взаимодействие угольной кислоты с известняком (карбонатом кальция), в результате чего получается бикарбонат кальция: H2CO3 + CaCO3 – Ca(HCO3)2. Такая же реакция происходит между угольной кислотой и карбонатом магния с образованием бикарбоната магния.
Если данная местность не имеет известковых залежей, то вода останется мягкой. Протекая через пласты гниющей листвы в тропиках, вода теряет GH и KH (в присутствии органических кислот) и становится кислой.
Для рыбок, с точки зрения физиологии, важно общее количество растворенных в воде солей. Этот параметр называется TDS – Total Dissolved Solids.
Точным способом определения TDS является выпаривание воды и взвешивание сухого остатка. Однако, такой способ сложен, требует точных весов. Поэтому применяется метод измерения проводимости воды. Основные ионы, составляющие TDS в обычной воде это : кальций, магний, натрий, железо, марганец, хлорид, бикарбонат, сульфат и нитрат. Любое растворенное в воде вещество влияет на электропроводность. Зная TDS, можно оценить, насколько вода в аквариуме далека от дистиллированной.
Для измерения TDS промышленность выпускает прибор типа conductivity meter. Эти приборы весьма точны и имеют температурную компенсацию. Западные аквариумисты всё активнее используют TDS тестеры и всё реже используют аквариумные капельные тесты на GH. Российские аквариумисты мало знают про электронный TDS тестер. Напрасно! TDS -тестер весьма полезен в аквариумном хозяйстве. Такой тестер обязательно нужен при использовании аквариумистом абессоленной RO (обратный осмоз) воды. Точности TDS тестера достаточно не только для аквариумистов, но и для специалистов по охране окружающей среды, биологов и технологов.
Дело заключается в том, что по законам электрической диссоциации, каждому значению карбонатной жесткости воды для обеспечения химического равновесия в воде должно соответствовать определенное количество свободного углекислого газа. Если по каким-либо причинам в аквариумной воде оказывается углекислого газа меньше, например, мало рыбок, чем это нужно для данного значения карбонатной жесткости воды, то соли кальция и магния выпадают в осадок. Они откладываются на листьях эхинодорусов и других растениях. Это продолжается до тех пор, пока карбонатная жесткость не снизится до значения, при котором наступает равновесие с имеющимся в воде запасом несвязанного углерода в виде углекислоты. Это сопровождается повышением рН воды до значения больше 7, что в еще большей степени ухудшает положение с возможным количеством свободного углерода для питания растений.
От величины pH сильно зависит развитие и жизнедеятельность водных растений. В аквариуме желательно иметь слабокислую воду с рН = 6,5…6,8. При потреблении CO2 растениями высвобождаются ионы ОН-, т.е. вода подщелачивается. Содержание ионов водорода в воде определяется восновном количественным соотношением концентраций угольной кислоты и ее ионов. Источником ионов водорода также являются также гумусовые кислоты.
рН Свойства воды:
3… 5 кислая
5,1…6,9 слабокислая
7 нейтральная
7,1…9 слабощелочная
Жестокость воды определяется в градусах , 1 градус = 10 мг / л (10 миллиграмм солей кальция и магния на 1 литр воды). При значениях: 0- 4 град. –вода очень мягкая, 4 – 8 град. – мягкая, 8-12 град.– средней жесткости, 12- 18 град. – жесткая вода, если выше 18 град., то вода для аквариумов не подходит.
Карбонатная жесткость (КН), то есть содержание растворенных в воде гидрокарбонатов (бикарбонатов): кальция, магния, калия (KHCO3), натрия (NaHCO3) и карбонатов: кальция (CaCO3), магния (MgCO3), калия (K2CO3), натрия (Na2CO3) и другие. В аквариумной воде, в основном, присутствуют бикарбонаты (HCO3), а карбонаты (CO3) присутствуют при рН более 9.
КН часто называется временной жесткостью. Как часть общей жёсткости, КН как правило, меньше GH.
КН имеет очень большое значение при выращивании аквариумных растений, т.к. от КН сильно зависит рН воды и насыщаемость воды углекислом газом.
Применяемые в аквариумистике капельные тесты KH измеряют не KH (карбонатную жесткость), а щелочность.
Капельный аквариумный тест на GH отражает общую жесткость, он обнаружит все ионы кальция и магния, вне зависимости от того, из каких растворенных солей эти ионы попали в воду. Тест на GH не обнаруживает бикарбонаты калия (КНСО3), натрия (NaHCO3) и также карбонаты калия (K2CO3), натрия (NаCO3) и т.п.
Жесткость GH мг/л или ppm Характеристика воды
0°… 4°dGH 0…70 очень мягкая
4°… 8°dGH 70…140 мягкая
8°… 12°dGH 140…210 средней жёсткости
12°… 18°dGH 210…320 довольно жёсткая
18°… 30°dGH 320…530 жёсткая
Различают постоянную, временную и общую жесткость.
Постоянную жесткость вода приобретает при растворении сульфатов, хлоридов и некоторых других солей кальция и магния. В этом случае в воде наряду с катионами Ca2+ и Mg2+ имеются анионы SO42-, Cl- и др. При кипячении воды эти катионы и анионы не реагируют друг с другом и остаются в воде (в осадок не выпадают), отсюда произошло название – постоянная жесткость.
Временная жесткость связана с присутствием в воде катионов Ca2+, Mg2+, Fe2+ и гидрокарбонатных анионов HCO3-. При кипячении воды, гидрокарбонатные анионы вступают в реакцию с катионами и образуют с ними малорастворимые карбонатные соли, которые выпадают в осадок (CaCO3 – известь, накипь), отсюда и название – "временная" жёсткость.
Ca2+ + 2HCO3- = CaCO3 + H2O + CO2
КН входит в понятие буферности – это способность воды сопротивляться изменениям рН при добавлении кислот или щелочей. Все аквариумные тесты КН основаны на методе титрование воды кислотой: сколько потребуется добавить капель кислоты в 5 мл тестируемой воды, чтобы резко уронить рН, сломав сопротивление КН – буфера ? Таким образом – этот тест оценивает совокупную буферность воды. Бикарбонаты и карбонаты – это не единственные анионы, отвечающие за буферность. Фосфаты и бораты тоже увеличивают буферность раствора. Однако, их количества малы в пресноводных аквариумах, поэтому ими принебригают. КН лучше называть – КН буфером. Вода из крана чаще всего обладает высокой буферностью (КН = 7°…15°) и рН более 7,5, а мягкая вода обладает малой буферностью и слабокислой или нейтральной рН.
Кроме понятия GH, широко применяется понятие минерализация воды, которая охватывает присутствие в воде всех солей. Разница между этими двумя понятиями существенная. К примеру, минерализацию можно поднять, растворив в воде любую соль. Аквариумисты с этой целью иногда используют поваренную соль (хлорид натрия – NaCl ). Растворение в воде поваренной соли увеличивает минерализацию, но GH не поднимает (!), т.к. жесткость GH связана с растворенными в воде солями кальция и магния.
Тем не менее, в аквариумной литературе разных стран, жесткость до сих пор измеряют в градусах жёсткости, причем в каждой стране в свои градусы, отличных от всех остальных. Идентичны только русские и немецкие градусы жесткости, которые давно официально отменны в этих странах, но упорно существуют в аквариумных книгах. Можно смело сказать – в аквариумной литературе градусы жёсткости будут применять очень долго !
Немецкий градус (dGH): 1° = 10 мг оксида кальция – СаО в 1 л воды, или 7.194 мг оксида магния MgO в 1 л воды.
Американский градус (usH): 1° = 17.12 мг/л – СаСО3.
DGH (dH) и dKH наиболее часто употребляется в аквариумистике, как единицы измерения жесткости, причем обозначение dGH – относится к общей жесткости, dKH – к карбонатной.
1°dGH = 10 мг оксида кальция (СаО) в 1 л. воды.
Японские аквариумисты часто применяют термин ТН (Total Hardness) – общая жёсткость. TH – это тоже самое, что GH (от немецкого Gesamthaerte). GH = TH, или 1°dGH = 1°GTH.
Японский аквадизайнер Амано Такаши нередко в своих аквариумах применяет очень мягкую воду с ТН = 20 мг/л. Или в немецких градуах: ТН = 20/17,9 = 1,1° dGH.
Главный недостаток градусов, как единиц измерения жесткости, в том, что они показывают содержание кальция и магния в ПЕРЕСЧЕТЕ на окись или на карбонатную соль. Градусы – это УСЛОВНЫЕ единицы. На самом деле окись кальция (СаО) в воде существовать не может. CaCO3 (известь) – это малорастворимое в воде вещество: при температуре 25°С растворяется лишь 6,7 мг/л, что может поднять ее жесткость лишь до 0,24 мг-экв/л, или dGH=0,67°.
Основными источниками углекислого газа в воде являются дыхание рыб, растений и в небольшой степени – процессы, происходящие в грунте. При данном количестве рыб в аквариуме и их размерах количество поставляемого ими углекислого газа, почти вне зависимости от жесткости воды, имеет определенное значение. Таким образом, если вода в аквариуме очень мягкая, то выделяемого рыбами углекислого газа оказывается значительно больше, чем это требуется для данного (малого) значения карбонатной жесткости воды: растения могут ассимилировать углерод в значительных количествах, будут хорошо расти и развиваться. Если же вода в аквариуме средне жесткая, что имеет место в большинстве городов, то излишек свободного углекислого газа может оказаться слишком малым или не будет вообще. Растения в этом случае будут голодать. Кроме того, растворенный в аквариумной воде углекислый газ выделяется в атмосферу, причем этот процесс усиливается при продувании воды воздухом. Таким образом, с точки зрения питания растений углеродом, продувание аквариума нежелательно.
Некоторые растения способны изменять рН и жесткость воды. Криптокорины при интенсивном росте заметно подкисляют воду. В мягкой воде колебания кислотности (рН), могут достичь нескольких единиц в течение суток. Многим соседям криптокорин такие перепады не совсем нравятся, Да и сами криптокорины не любят резкого изменения рН. При содержании криптокорин в очень мягкой воде -2 град. малейшее добавление свежей воды может вызвать сброс листьев, так называемую криптокориновую болезнь. Только в жесткой воде, обладающей буферными свойствами, криптокорины переносят значительную замену воды, и другие активные манипуляции. Многие эхинодорусы снижают жесткость воды (особенно в верхних слоях), образуя на листьях кальциевый налет, что также приводит к сдвигу рН.
Из вышеизложенного следует, что применение мягкой воды благоприятно сказывается на росте растений. Но умягчать для этого водопроводную воду путем добавления большого количества дистиллированной воды вряд ли целесообразно, так как для больших аквариумов дистиллированной воды просто не напасешься. Нельзя не учитывать и того, что сократится общее количество солей в воде, а это также неблагоприятно отразится на растениях. Можно использовать кипяченую воду. Так как даже при кратковременном кипячении жесткой воды почти все количество солей карбонатной жесткости выпадает в осадок, то для аквариумов можно рекомендовать кипяченую воду. Применение кипяченой воды благоприятно скажется на росте растений и на самочувствии рыбок.
Надо помнить, что в кипяченой воде после остывания соли собираются в нижней части сосуда, их там нужно оставить, перелив воду в другой сосуд. Если заменяется больше одной трети воды в аквариуме, кипяченую воду, для насыщения кислородом и углекислым газом надо продуть компрессором.
Для питания растений нужны соли железа и хотя воде их обычно содержится достаточно, очень часто растения болеют из-за недостатка железа. Характерные признаки этой болезни “железного хлороза” – морщинистые листья растений, их желтизна и прозрачность. Дело заключается в том, что усвоение растениями питательных веществ происходит благодаря хлорофиллу в клетках их листьев. Хлорофилл же образуется в листьях на свету, который играет в этом случае роль энергоносителя, и при наличии в клетках растворимых солей железа в качестве катализатора. Поскольку из-за присутствия в аквариумной воде кислорода и фосфатов (фосфаты являются результатом деятельности некоторых микроорганизмов), растворимых солей железа в воде крайне мало, растения в большей или меньшей степени болеют, а иногда погибают. Это случается, когда растворимые соли железа переходят в нерастворимое состояние прямо в клетках растений.
Из сказанного становится понятным, почему значительная замена аквариумной воды свежей на некоторое время заметно улучшает рост и состояние растений. Доливая, свежую воду, мы вносим в аквариум питание и соли металлов, и в первую очередь железо в растворимой форме, что обеспечивает на некоторое время нормальные условия для образования хлорофилла и питания растений. Казалась бы, что при рассмотренных условиях постоянного голодания от недостатка железа растения лишены возможности, сколько – ни будь сносно произрастать в аквариуме. Это конечно не совсем так. Существуют и второстепенные источники питания растений железом, которые дают им возможность существовать, хотя растения и не достигают предельно возможного развития и красоты. Например, выпавший под влиянием кислорода и фосфатов осадок солей железа вновь переводится в частично растворимую форму под действием анаэробных бактерий грунта; некоторые растения способны своей корневой системой концентрировать органические кислоты, переводящие некоторое количество железа в растворимую форму.
Аквариумным растениям можно помочь добавлением в воду одного из так называемых “хелафоров”. Хелафоры – это синтетические органические вещества, которые способствуют питанию растений. В качестве хелафора немецкие аквариумисты используют этилендиаминтетрауксусную кислоту, сокращено ЭДТА или ей подобные, выпускаемые в настоящее время фирмой «Тетра». Не следует путать с веществами служащими для определения жесткости воды типа “триалон Б”. Особенностью ЭДТА является то, что связывание ей питательных металлов идет в строгой последовательности, а именно: железо, титан, медь, никель, никель и. т.д., что способствует их лучшему усвоению растениями. Они становятся крупнее и даже цветут.
Дозировка ЭДТА зависит от жесткости воды: при общей жесткости воды до 10 град. необходимо 10 мг/л ЭДТА, от 10 до 16 градусов – 20 мг/ л; более
16 град. – 25 мг/л.
Следует заметить, что применение ЭДТА совершенно безвредно для рыб.
Поскольку ЭДТА образует стабильные органические комплексы с «питательными» металлами, растворенными в воде, ее нужно добавлять в новый аквариум или при чистке старого вместе со свежей водой. При этом добавлять ЭДТА следует пропорционально количеству заливаемой воды.
Я применял ЭДТА и получил хорошие результаты. Исходная вода имела жесткость около 9 -12 град. ЭДТА добавлялось в дозировке 10 – 12 мг/л.
Глава 6. Углекислый газ для аквариумных растений
Аквариумные растения на свету образуют из углекислого газа (СО2) и воды- сахара (углеводы). Этот процесс называется фотосинтезом. . Ночью растения в процессе дыхания выделяют СО2.
Большинство аквариумных растений, хоть и называются водными, в естественных условиях произрастают как болотные растения, и выставляют над водой хотя бы часть листьев и, обязательно, цветы. Так в природных биотопах в ареалах распространения в тропическом поясе Земли, аквариумах растения, растут по берегам рек и озер в зонах временного затопления в периоды дождей. Т. о. они приспособились получать углекислый газ из атмосферы и из воды, тогда как в аквариуме они вынуждены забирать его только из воды.
В достаточно озеленённом аквариуме углекислый газ (СО2) является основным лимитирующим фактором.
В то время как для растений СО2 жизненно необходим, слишком большое его количество может затруднить дыхание рыб. Поэтому ночью диффузию СО2 в аквариум следует уменьшить.
Для хорошего роста аквариумным растениям нужны:
– свет нужного спектрального состава и длительности
– поступление (подача) углекислого газа во время фотосинтеза
– питательные вещества и микроэлементы
– грунт с нужными свойствами.
Подводные растения способны потреблять углерод в двух формах: как растворенный CO2 и как анион HCO3~. Все растения могут потреблять углерод в форме CO2. Этот процесс пассивен, не требует затрат энергии и осуществляется путем диффузии из внешней среды в ткань растения. CO2 будет поглощаться тем быстрее, чем больше разница в его концентрации между водой и тканями растения и чем короче расстояние, на котором
происходит выравнивание концентраций.
Таким образом, если во внешней среде происходит увеличение содержания углекислого газа, то увеличивается и его потребление растениями. Концентрация CO2 в воздухе и воде приблизительно равна 0,5 мг/л. Углекислый газ очень хорошо растворим в воде, однако его диффузия в воде идет приблизительно в 10'000 раз медленнее, чем в воздухе. В стоячих водах это обстоятельство сильно затрудняет потребление CO2. В проточных же водах газ диффундирует лишь через, так называемый, "поверхностный слой" (или границу Прандтла). Это непосредственно прилегающий к поверхности растения обусловленный силами трения крайне тонкий слой, в котором вода неподвижна даже при самом сильном течении. Его толщина приблизительно 0.5 мм, однако, это в 10 раз толще, чем у наземных растений. Как результат – требуется приблизительно 30 мг/л свободного CO2, чтобы удовлетворить фотосинтетическую потребность водных растений. Течение постоянно приносит с новой водой и новые молекулы CO2, чем поддерживается его концентрация в окружающей среде. Однако известно, что многие растения хорошо растут и в стоячей, и в щелочной воде, где потребление растворенного CO2 весьма проблематично.
Водные растения приспособились к ограниченному количеству CO2 несколькими способами. Многие виды имеют мелко -рассеченные листья. Это увеличивает отношение их площади поверхности к объему и уменьшает толщину поверхностного слоя. Водные растения имеют обширные воздушные каналы, называемые, аэренхимой, которые позволяют газам двигаться свободно по всему растению. Это дает возможность, перегонять в листья и ассимилировать CO2, который поступит внутрь растения даже при получении его некоторыми видами растений из грунта при помощи корней. Наконец, многие виды водных растений способны синтезировать, используя гидрокарбонаты наравне с CO2. Это важное приспособление в щелочных водах при pH между 6,4 и 10,4, когда большинство растворимого неорганического углерода существует в форме гидрокарбонатов.
Было выяснено (3), что при возникновении белого налета на поверхности листьев растений рН воды с верхней стороны листа щелочное, а с нижней стороны слабокислое. Было высказано предположение, что, подобное явление связано с потреблением иона HCO3~. При наличии отрицательного
заряда этот ион уже не может диффундировать в ткань листа подобно CO2. Для этого нужен специальный механизм активного переноса, получивший название "протонового насоса". При этом растение в основном за счет световой энергии транспортирует на внешнюю нижнюю сторону листа H+-ионы сдвигая там рН в кислую сторону и как следствие баланс HCO3~/CO2 в сторону последнего. Полученный таким образом углекислый газ диффундирует в ткань листа.