All About Aquarium

Биологическое равновесие в аквариуме. Взгляд от Ю.В.

Про биологическое равновесие написано и сказано очень много. Очень много информации есть и здесь. Нового естественно не скажу ничего, просто попробую изложить давно известное в своей трактовке. Так, чтоб было понятно любому неподготовленному пользователю. Для подготовленных, желающих почитать более углубленную и аргументированную информацию буду с разрешения администрации давать внешние ссылки.

Все мы, как правило, хотим чтоб в нашем аквариуме создалось биологическое равновесие. "Как в природе". Давайте вначале попробуем посмотреть а как оно в природе.

Ч.1. Аквариум как имитация природного водоема. Для начала- чисто внешне.

В любом пресноводном водоеме (рассматривать мы будем достаточно чистые, эстетичные с т.з. человека водоемы- ведь не всем нравится смотреть на участок реки в Африке где непонятно чего больше бегемотов или их испражнений, на великий Ганг к которому сейчас подойти страшно, не то что купаться или на могучую Амазонку с ее бесконечными участками дна и растениями, покрытыми толстенным слоем детрита и ила). Слава Богу есть еще реки, ручьи, озера и болота с кристально чистой водой и красивыми растениями- на них и будем ориентироваться.

В любом пресноводном водоеме всегда присутствует:
1. Испарение воды.
2. Попадание дождевой воды в водоем.
3. Подводные родники, ключи и т.д.
4. Впадающие в него ручьи/речки
5. Вытекающие из него ручьи/реки
6. Сбросы с окружающих водоем полей/прерий/саванн/лесов после прошедших дождей.
7. Солнечное освещение.

Ничего не забыл?

Ну, с пп 1 и 2, с испарением и дождями все понятно- любой аквариумист знает что вода из аквариума испаряется и ее нужно доливать. Называется "долив". С его необходимостью никто не спорит. Поскольку школьное понятие "круговорота воды в природе" никто не отменял, то и мы будем считать, что несмотря на сезонные колебания, общее количество воды испарившейся, примерно равно общему количеству воды долитой.

А вот пп 3,4,5 уже по-интереснее. Давайте разберемся что дают они.

Подводные родники... Откуда берутся? Ясное дело, из-под земли. Кто не в курсе, подземные воды находятся под определенным давлением. Еще и, как правило, холодные. При повышении давления растворимость газов в воде повышается. Кстати, как и при охлаждении. Это может означать только одно- в них выше чем в воде водоема содержание растворенных газов- кислорода, азота, СО2.... Кстати, да, и СО2 тоже... Т.е. подземные источники воды повышают содержание СО2 в водоеме... Запомним))

Раз вода в водоем попадает, значит ей куда-то нужно деваться. Куда? Ясное дело- вытекает через другие ручьи. Что это обозначает, думаю, понятно- водичка в любом природном водоеме постоянно подменивается на свежую. Тоже запомним.

Ну а раз она куда то течет, значит в водоеме еще и течение есть. Где сильнее, где слабее, где куда-то в одном направлении, где по сложной внутренней траектории, но оно есть всегда. Хорошо или плохо? Да фиг его знает. Просто факт- доносит до всех растений водоема питательные вещества, проходя через заросли растений, особенно мелколистных, оставляет на них свою взвесь, фильтруется. Кстати... Таки фильтруется)) Запомним и это.

п.6. Сбросы с окружающих территорий во время дождей и паводков. Сейчас несут удобрения- нитраты, фосфаты, калий... Раньше, когда хозяйственной деятельности еще не было, по окружающим территориям бродили стада огромных динозавров, слонов, буйволов и прочих много жующих и много гадящих.... Все что падало на землю перерабатывалось бактериями до доступной растениям формы (а растениям всех времен и народов, как сухопутным, так и водным, доступна только одна форма- минеральная (те же аммоний, нитрат, фосфат и калий в разных солях)- по органике больше животные, и... естественно паводки с лугов и прерий и тогда несли в водоемы все те же нитрат, фосфат и калий.... Ну и органику, конечно, тоже. Как тогда, так и сейчас... Миллионы лет, а ничего не поменялось

п.7 Солнышко... Водоемы бывают в разных широтах, солнышко светит по-разному. Ну, так, для общего понимания картинку дам. Это для средней полосы



Ну, просто для понимания- на глубине в пол-метра, те цифры что в таблице нужно делить в среднем (от мутности воды) на 2,5-4.

В итоге, что мы имеем? Что нам нужно для того чтобы смоделировать у себя в аквариуме природный водоем с растениями?

1. Долив взамен испарившейся.
2. Подмены на чистую воду.
3. Фильтр для механической фильтрации.
4. Довнесение СО2 сверх того что обеспечивает парциальное давление СО2 в атмосфере
5. Освещение аквариума так, чтоб на дне было хотя 2-2,5 тысячи люкс как минимум
6. Довнесение минеральных веществ в доступной форме для растений.

И тогда в нем прекрасно будут себя чувствовать и рыбки, и растения, и водоросли)))

Приехали. Значит смоделировать природный водоем без подмен и технических средств нельзя? Получается нельзя. Ибо он, вероятно, рано или поздно (скорее поздно) таки уравновесится, какой-то баланс в нем наступит, но это уже будет не имитация природного водоема, а какой-то мутант "закрытого типа". Почему мутант? Да потому что ни один природный водоем, как мы выяснили, не является закрытой системой. Она (система) обменивается с окружающей средой и водой, и различными веществами, и энергию получает извне (свет). По большому счету закрытой системой не является и планета Земля. Ибо она тоже и энергию извне получает, и отдает. Да и вещество тоже.

Фух... Теперь, когда мы выяснили каков должен быть наш аквариум, попробуем разобраться в процессах, происходящих в нем.

В следующей серии...

Ч.2. Биологические процессы в аквариуме.

Все прекрасно знают что в аквариуме происходят какие-то биологические процессы. И если жизнь рыбок, растений и водорослей, как правило, на виду, то микромир скрыт и мы о нем только догадываемся по тому, что с водой что-то происходит, чего мы не видим. Попробуем выяснить цикл веществ в аквариуме с участием разных бактерий.

Итак, как мы выяснили, в аквариум попадают различные вещества. Как неорганические, так и органические. Начнем с пресловутой органики. Это как правила разного рода белковые соединения, являющиеся остатками корма и продуктами жизнедеятельности живых организмов. Подробнее об органике в аквариуме можно прочесть здесь Органика в аквариуме. После попадания в аквариум у них есть два пути- либо они сразу вовлекаются в азотный цикл с выделением вначале аммиака/аммония и с последующим окислением его до нитритов, а потом нитратов, либо начинается процесс гниения (аэробного или анаэробного разложения) с выделением других различных, не всегда полезных для аквариума веществ.

Начнем с азотного цикла. Его первый этап- нитрификация. Органические соединения потребляются т.н. гетероморфными бактериями, которые и выделяют конечный продукт своей деятельности- аммиак (NH3). Следующая группа бактерий этот аммиак окисляет до нитрита (NO2) и, наконец, последняя группа бактерий окисляет нитрит до нитрата (NO3). Именно его можно считать в какой-то мере конечным продуктом азотного цикла. Именно нитрат в значительной мере потребляется растениями и водорослями, либо его излишки мы выводим подменами. Для всех этих процессов нужен кислород. Причем, достаточное его количество. Если для окисления органики до нитрата кислорода в воде будет недостаточно, то аэробный процесс нитрификации может замедлиться, а то и остановиться.

Однако, на самом деле, азотный цикл в широком понимании этого слова, на нитрате не заканчивается. Дальше следует т.н. анаэробная денитрификация и, как один из ее вариантов, нитратное дыхание. Дело в том, что некоторым группам бактерий свободный кислород не нужен. Они его получают из нитрата. Побочный продукт, при этом, свободный азот, который уходит в атмосферу. В присутствии кислорода анаэробные бактерии проигрывают своим конкурентам, аэробным и поэтому предпочитают селиться в тех местах, где кислорода нет- дальних, нижних, заиленных участках грунта. И, кстати, их роль в снижении нитрата в аквариуме достаточно высока. По некоторым данным, могут снижать нитрат вдвое, а то и в трое. Всем бы они хорошо- мечта а не бактерии для ленивого аквариумиста. Только проблемка одна. Если не хватает нитрата, переходят на что-то другое. Например на сульфаты. В итоге имеем сероводород. А он далеко не так безобиден как азот. Короче, для того чтобы анаэробные процессы не возобладали над аэробными, аквариумист должен не допускать большого количества анаэробных зон в аквариуме. Ибо управлять анаэробными процессами очень непросто.

На процессах гниения я подробно останавливаться не буду- они достаточно сложны и многовариантны. Как правило, общим итого у них является углекислый газ, некоторые другие газы и растворенная в воде органика. В общем, как и любой слабоуправляемый процесс типа денитрификации, он в аквариуме не желателен. Поэтому не стоит накапливать органические остатки в аквариуме свыше того что может переработать собственно азотный цикл.
В общем, я думаю, что в общих чертах основные микробиологические процессы в аквариуме я описал. Если кто-то хочет ознакомиться с азотным циклом поглубже, он вполне может сделать это здесь Азотный цикл в аквариуме

Хочу еще обратить внимание на один момент. Часто применяется выражение "баланс", особенно с различными глаголами, как то "стал баланс", "лег баланс". Прямо Ванька-Встанька, а не баланс. При этом, чаще всего под словом "баланс" понимают именно азотный цикл. Это не совсем так. Азотный цикл действительно одна из важнейших составляющих биологического равновесия в водоеме. Но не единственная.
Я думаю, пришло время таки поговорить о биологическом равновесии в аквариуме. Но в следующей серии...

Ч.3. Биологическое равновесие в аквариуме.

Ну вот, когда мы разобрались с тем что происходит в воде с попавшими в нее из разных источников веществами, можно попробовать поговорить и о балансе в широком смысле этого слова. Мне больше нравится термин "биологическое равновесие". Попробую объяснить почему.

Баланс, это когда дебет с кредитом сошелся.

Что же понимают под словом “биобаланс” в аквариумистике?

Ну, собственно, по большому счету то же, что и в бухгалтерии, технике и т.д. Количество попавшего в аквариум (материи, энергии) должно соответствовать количеству оставшегося в нем и выведенного из него.

Что такое «баланс» в широком смысле этого слова? Это когда все, что вошло в систему (не важно, это физическая система типа аквариума, двигателя в машине или Земли в целом) должно соответствовать тому, что из системы вышло в сумме с тем, что в системе осталось. Немножко особняком стоят так называемые «закрытые» системы, т.е. системы, в которых ничего не заходит и из них ничего не выходит, все двигается внутри них, переходя из одной формы в другую. Это имеет скорее теоретический интерес, т.к. попахивает вечным двигателем)) Даже планету Земля, как я уже говорил выше, нельзя считать системой закрытой, т.к. и энергию она получает извне (Солнце), и вещество тоже. Злые языки поговаривают, что даже вода на Землю тоже потихоньку попадает из космоса. И уж тем более нельзя в качестве закрытых систем брать реки-озера, т.е. природные водоемы. Т.к. и все та же энергия в них попадает извне, и вещество (в т.ч. и корм для обитателей тоже), и долив существует (дождь), и подмены (подводные родники).

Короче, к чему я. К тому что даже в природе нет закрытых систем – есть только открытые, с обменом энергией и веществом с окружающей средой. Тем более, аквариум. Тогда что такое баланс в аквариуме? Ну так все очень просто. Согласно определения выше, баланс в аквариуме, это когда мы что-то в аквариум привнесли, он что-то из этого смог потребить на нужные для нас цели (рыбы, растения), а что не смог потребить и что выдал нам в виде отходов своего потребления, мы из аквариума удалили, не оставив в нем ничего лишнего (ну, например, нежелательных водорослей, нежелательных веществ и т.д.).

Что в аквариум поступает естественным путем? В аквариум поступает какое-то количество органических веществ, преимущественно в виде белка – продукты распада корма, отходов жизнедеятельности рыб и остатков подгнивающих растений, в аквариум поступает какое-то количество неорганических соединений, преимущественно в виде ионов различных солей (в основном с подменяемой водой, но часть образуется опять же в процессе переработки органики, но есть и поступления аммиака в чистом виде – рыбы выделяют аммиак при дыхании и с мочой, в аквариум поступает кислород (в основном из атмосферы, растворяясь в поверхностных слоях воды и дальше вниз при перемешивании воды и, конечно, в процессе фотосинтеза растений), в аквариум поступает углекислый газ (от дыхания рыб и растений и в результате гниения органики) и в аквариум поступает энергия в виде фотонов света. Я пока умышленно не касаюсь того, что мы дополнительно привносим в аквариум в виде удобрений, СО2, аэрации и т.д.

Что из аквариума выводится естественным путем? Органика. Уже упоминавшийся азотный цикл перерабатывает органику через аммиак и нитрИт до нитрАта, который потом потребляется растениями. Аналогично и фосфат. Под воздействием света из углерода, содержащегося в СО2, растения строят свои ткани, причем азот в форме нитрата (а иногда и аммония) и фосфор в форме фосфата потребляются ими ПОПУТНО. Попутно же растения потребляют из воды как дополнительный материал и калий, кальций, железо и прочие микро и макро элементы. Основа – УГЛЕРОД. В нашем случае – в основном в виде СО2 или гидрокарбонатов. Итак, что смог аквариум – потребил, что не смог – осталось, и это нужно выводить, иначе будет накапливаться и создавать перекосы. А выводить мы это можем несколькими путями. Что-то с помощью фильтров, что-то с помощью сорбентов (чаще всего это аквтивированный уголь и цеолит), и уж все абсолютно- с помощью подмен. Сорбенты, все ж не так часто используются. Ну а фильтры есть почти у всех. Подробнее об этом здесь https://uviaqua.com/balance/

Что будет, если аквариум что-то не потребит, а мы ему не поможем вывести? Баланс рухнет? Произойдет "большой взрыв" и вселенная разорвется? Нет. Баланс будет всегда. Лишнее (ну, с нашей т.з., аквариум так, возможно, и не считает) найдет себе выход само- разовьются нежелательные обрастания, которые потребят излишки, разовьются нежелательные группы бактерий, переработающие излишки по своему разумению и водичка будет или густой и пахнуть сероводородом, или останется прозрачной и из нее будет булькать метан- в общем, излишки всегда найдут куда выйти или накопятся в аквариуме. Баланс зашедшего, вышедшего и оставшегося будет сохранен в любом случае. Другой вопрос, понравится ли нам такая, простите за мой французский, говнобанка, согласны ли мы ждать энное количество времени пока этот маятник покачавшись в разные стороны замрет в нужном нам месте и захотим ли мы после этого продолжать заниматься аквариумистикой. Я с таким не согласен. Я хочу как Винни Пух- всего и сразу. Поэтому я обычно (как и подавляющее большинство, к счастью, современных аквариумистов) стараюсь сделать так, чтобы этот баланс установился скорее и в нужном мне положении. Для меня "нужное положение" это чистая прозрачная вода, свежие красивые растения с минимумом видимых обрастаний. Поэтому я всегда стараюсь вносить коррективы в установку баланса, используя возможности аквариума, грунта и гидробионтов- рыб и растений. Когда они все находятся в том балансе, которого я от них добивался, я считаю что в аквариуме наступило биологическое равновесие - такое проявление биобаланса, результатом которого является нужный вид аквариума, достигнутое с помощью возможностей самого аквариума и его наполнения при моих внешних корректировках. Ну например, есть аквариум с плотной посадкой рыбы и незначительным количеством растений, редкими подменами и сифонками и кормежкой с избытком. Он есть, он живет, рыба в желтой воде чувствует себя нормально, растения растут. Вьетнамка на них тоже. Есть баланс? Есть. Ничего не делаю. Никому не мешаю. Делаю все то же самое- кормежка, подмены, сифонки. Но подмены чаще и больше, кормежка меньше. Глядишь, немного времени прошло- вода просветлела, рыбы повеселели, вьетнамка куда-то делась. Есть баланс? Есть. Никуда не делся. Что ж изменилось? Изменилось то что баланс установился в другом положении. В положении, которое устраивает меня. Вот это я и называю биологическим равновесием- управляемый баланс. А в природе что, никто не управляет, значит нет биологического равновесия? Почему нет, есть. Просто без вмешательства извне оно устанавливается на приемлемой для природы отметке дольше. Ну, я про полезное вмешательство, а не то, чем обычно человек в природе грешит.

Итак, когда мы говорим о биологическом равновесии, мы говорим о том, что все наши действия с аквариумом по внесению в него чего либо должны делаться с учетом возможностей аквариума и его потребностями. Только тогда мы сможем относительно быстро получить красивый результат. Насколько быстро? Для заселения субстратов бактериями обычно нужно 2-3 месяца. За это время устанавливается азотный цикл и проходит период нестабильности, пока разные группы бактерий "поделят территорию" и построят свои стабильные колонии. Первая адаптация растений обычно около 3-х недель от пересадки. Полная адаптация может занимать тоже несколько месяцев. В итоге, если мы все сделали при запуске нормально, то через три месяца аквариум можно считать уже стабильным и немного расслабиться. Но немного! Потому что заниматься поддержкой биологического равновесия нужно все время- растения растут, вода не стабильна по химсоставу, рыбы меняются- аквариумисту все время нужно вносить коррективы. Ну а кому лень- тому ленивые банки в руки- пусть годами ждут пока оно может быть устаканится само))

Конечно же, я здесь писал очень вкратце и очень упрощенно. Конечно же на биологическое равновесие влияет еще куча факторов- параметры воды (как то жесткости, рН, общее солесодержание), свет, тепло, СО2, растения с их питанием, водоросли. Конечно же, на установку биобаланса в нужном месте влияет наличие какого-то лимитирующего фактора (а его еще понять нужно перед тем как его корректировать) и многое другое. Только принцип неизменный- все что зашло должно или потребится, или быть удалено. Иначе баланс сам встанет в том месте, в каком ему захочется.

Если кто-то хочет узнать про биологическое равновесие побольше, вот очень серьезная статья Биологическое равновесие, биобаланс в аквариуме