Углекислый газ в аквариуме с растениями.
Углекислый газ образуется во время биохимических процессов окисления отходов жизнедеятельности, дыхания животных и растений, простейших, бактерий и грибов. Растения и животные выделяют углекислый газ в процессе дыхания. Это газ, который растворяется в воде и необходим для роста растений. Без него растения не могут усваивать питательные вещества, которые им нужны для жизни. Растения на 40-50% состоят из углерода, поэтому для аквариума с растениями подача достаточного количества СО2 является первоочередной задачей.
При дефиците углекислого газа растениям будет просто не из чего строить свои ткани, что сильно замедлит или совсем прекратит их рост. Недостаточность углекислого газа в воде аквариума служит причиной для появления искалеченных и убогих растений, неестественного, сильного повышения рН. Но этот недостаток можно восполнить с помощью диффузионного прибора для удобрения окисью углерода. Все аквариумные растения легко усваивают окись углерода (СО2), когда она поступает в газообразной форме. Усвоение химически связанной окиси углерода из карбонатов или соответственно бикарбонатов обычно происходит слабо и нерегулярно. А вот диффузоры обеспечивают растения газообразной углекислотой в достаточном количестве.
Причиной гибели растений часто является хронический недостаток освещения и СО2, отсутствие тех или иных компонентов минерального питания. Вторая причина — это стресс, связанный с неправильной транспортировкой вне воды, при приобретении растении или пересадке. Высокий уровень нитратов и нитритов в воде, вследствие недостаточной проточности и высокой концентрации живых организмов, могут привести к отравлению и гибели растений. Углерод является важнейшим элементом питания растений. Уровень питательных веществ и СО2 должен зависеть от двух вещей: уровень освещения и количества растений, исходя из этого, мы должны понимать, что нужный уровень СО2 и освещения будет рассчитываться в каждом аквариуме по-разному.
Без соблюдения правильного режима и своевременного ухода за растениями, никакие дорогостоящие приспособления не спасут от гибели ваши растения, а вот при соблюдении правильного режима можно обходиться и без приборов СО2, удобрений, и специальных ламп. Если выразится более научными терминами, то у водных растений есть разделение на:
1). Эврионные виды растений, то есть способных усваивать так необходимый углерод (стройматериал) находящийся в воде только в свободном состоянии и как только он заканчивается, они начинают голодать и могут погибнуть.
2). Стенионные виды, эти могут усваивать карбонатный углерод, то есть связанный солями кальция и магния (карбонатная жёсткость воды), которые при отделении от углекислого газа выпадают в осадок.
И если Эврионные виды, как правило, произрастают в проточных водоёмах (постоянная подпитка углерода) и в аквариумах встречаются редко (они капризные и нежные), то Стенионные произрастают в природе в стоячих и медленно текущих водоёмах, и более подходят для содержания в аквариуме начинающего любителя. Растения, питающиеся карбонатным способом, являются наиболее неприхотливыми видами, которые могут произрастать в жёсткой воде и улавливать СО2 из карбонатной жёсткости воды. Остальные делать этого не умеют, и как только кончается чистый (не связанный) СО2, начинают голодать и могут погибнуть. Вот такими растениями и должен пользоваться начинающий аквариумист для создания красивых композиций. Но всё-таки условия триединства (свет, питание, температура) нужно соблюдать строго.
Для большинства растений повышение концентрации СО2 в воде приводит к значительному ускорению в росте. Конечно при условии, что все остальное – свет и удобрения имеются в наличии. Почему все-таки необходимо добавлять СО2 в воду, разве рыбы не выделяют достаточно СО2 для растений, которые обеспечивают достаточно кислорода для дыхания рыб? В обычном аквариуме количество рыб недостаточно, чтобы поднять концентрацию СО2 много выше уровня равновесия (около 2 мг/л). Без искусственного обогащения воды СО2, весь доступный в аквариуме углекислый газ будет использован растениями за первые два-три часа после включения освещения и рост остановится. Конечно, можно увеличить количество рыб, но это вызовет другие проблемы.
Оптимальным уровнем СО2 считается — 5-15 мг/л, безопасным до 30 мг/л, а в целом ряде случаев эта величина должна быть хотя бы ещё на треть меньше. При избытке углекислоты в воде аквариума рыбы начинают задыхаться даже тогда, когда содержание в ней кислорода велико. При интенсивном развитии микроскопических водорослей (вода цветет) происходит выделение большого количества углекислого газа, а это ведет к гибели рыб.
В течение суток pH изменяется: понижается к утру и повышается к вечеру. Ночью, вследствие дыхания растений и рыб, отсутствия фотосинтеза, количество СО2 резко возрастает, что может привести к выпадению осадка кальция, покрывающего стенки аквариума и растения белым налетом. В аквариуме с небольшим количеством рыб или при их отсутствии газ, накопленный ночью в результате дыхания растений, полностью усваивается уже в первой половине дня, а его поступления в результате дневного дыхания тех же растений совершенно недостаточно для покрытия фотосинтетических потребностей растений. Возникает острое голодание, рост растений постепенно замедляется, а затем начинают разрушаться и ткани. Если вы уверены, что с освещением все в порядке, но растения упорно не растут, попробуйте подавать в воду углекислый газ. Он может оказать поистине магическое действие: растения начнут очень прилично выглядеть и расти.
Прежде всего стоит учесть, что установку СО2 не ставят на пару недель. Объясняется это тем, что растения привыкают к лучшим условиям и как только лишаются их, останавливаются в росте, а иногда и того хуже – начинают чахнуть, а в рост идут все те же водоросли. Так же, следует понимать, что СО2 – это не панацея от всех проблем! Прежде чем ставить в аквариум установку СО2 нужно обеспечить его достаточным освещением. Так же, следует понимать, что СО2 необходимо в тех аквариумах, где действительно много растений. Установив подачу СО2, например, в цихлиднике с камнями, вы обязательно получите вспышку водорослей, так же возможна гибель рыб! Опять же, не следует забывать о том, что если вы обеспечили аквариум хорошим освещение и подачей СО2, то растениям требуется питательный грунт, либо удобрения.
Интенсивность освещения и подача CО2 должны соответствовать друг другу. Если свет слишком интенсивный и растения не получают достаточного количества CО2, сильный свет принесет больше вреда чем пользы. Если много света и недостаточно CО2, растения не будут активно расти и появятся водоросли. Вводимые жидкие удобрения еще больше усугубят проблему. Если подавать много СО2, при слабой интенсивности света, получим совсем незначительное усиление роста растений, как и при усилении одного только освещения. С другой стороны, если недостаточно света, а CО2 подается много, концентрация CО2 может превысить допустимый предел и станет токсичной для рыб и беспозвоночных (предел 30 мг/л). При интенсивности освещения ниже точки компенсации света (LCP) рост растений останавливается, и энергии света хватает только на поддержание жизни растения.
Даже средний уровень подачи СО2 в слабо освещенном аквариуме приводит к увеличению роста растений, потому что может производиться больше хлорофилла без фатальных последствий для баланса энергии растения — растение тратит меньше энергии и ресурсов для извлечения СО2 из воды, и остается больше энергии для оптимизации переработки световой энергии в ткани растения. В результате, хотя не увеличивалась интенсивность освещения, растение может более эффективно использовать уже имеющийся свет. Очевидно, что выгода от увеличения интенсивности освещения + подачи СО2 превосходит эффект от повышения только одного из них.
Некоторые растения более светолюбивые, чем другие, например длинностебельные с очень тонкими листьями. Требуя больше света они, соответственно, требуют и большей подачи CО2. Следует с самого начала создания аквариума определить мощность ламп и подачу CО2, чтобы в последующем эти факторы не уменьшали рост растений — будет проще определение их потребности в других питательных веществах. В растительном аквариуме подача СО2 позволяет решить сразу множество проблем — от роста растений до борьбы с водорослями. Последнее, собственно, является следствием первого, т.к. хорошо растущие высшие растения не оставляют водорослям питательных веществ.
В аквариуме наибольшее количество углекислого газа накапливается утром. Основными источниками углекислого газа в воде являются дыхание рыб, растений и в небольшой степени — процессы, происходящие в грунте. Много его содержится в аквариумах с недостаточно ярким освещением и с большим содержанием органических веществ, перенаселенных рыбами и другими водными организмами, поскольку все они в процессе дыхания выделяют углекислоту. 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. Из изложенного следует, что применение мягкой воды благоприятно сказывается на росте растений.
При повышенной температуре растения тоже могут расти. Указанные в справочниках границы температур не являются предельно возможными для растения, это границы температур, которые встречаются в естественном биотопе, где оно растет в естественных условиях. Но в этом случае все процессы протекают значительно быстрее, поэтому растению нужно больше света, больше СО2, больше подкормки. Причем, при недостатке любого из этих факторов, растения чахнут и погибают. Зато если их постоянно обеспечивать всем необходимым, то результат может быть даже интереснее, чем при более низких температурах. При высокой температуре растворимость газов в воде падает, а потребность растения в СО2 наоборот возрастает, поэтому подача углекислоты, скорее всего, потребуется.
Зачастую от углекислотной и прочих подкормок ждут некоего фантастического и мгновенного эффекта. На самом деле это совсем не так. Если у вас аквариум уже ухоженный и сбалансированный, то особых изменений вы не заметите, у вас ведь уже и так все хорошо. CO2 желательно, либо необходимо подавать в следующих случаях:
• если в аквариуме большое количество быстрорастущих растений (большое количество подразумевают плотность посадки растений типа голландского аквариума, когда не видно ни стенок, ни грунта аквариума).
• если вы выращиваете какие-либо чрезмерно капризные и редкие растения, например, некоторые длинностебельные, почвопокровные, тонколистые или криптокорины группы Гриффита.
• если вы содержите аквариум при повышенной температуре.
• если плотность посадки рыб в аквариуме у вас недопустимо мала.
• для подкисления воды в местностях с водой, имеющей высокую жесткость и высокое значение pH при содержании кисловодных рыб.
Углекислый газ очень легко выветривается из воды в окружающий воздух, также легко, как и при взбалтывании бутылки с газированной водой, поэтому нужно полностью исключить движение поверхности воды. Можно ли исправить положение, усилив аэрацию аквариума в расчете на то, что благодаря высокой растворимости углекислого газа вода аквариума обогатится СО2? Если содержание углекислоты в аквариумной воде ниже, то аэрация действительно его поднимет до концентрации 0,6 мг/л и не более! Но обычно содержание углекислого газа в воде аквариума все же выше указанной величины и аэрация приведет лишь к потере СО2.
Аэрлифтинговые фильтры, дождевалки и другие концентрирующие фильтры, и любые другие фильтры, где вода перемешивается с воздухом, приводят к потере СО2. Эти фильтры хороши для аквариумов с рыбой, но в аквариумах с растениями не должны быть использованы фильтры, которые создают турбулентность от контакта воды с воздухом, которая приводит к потере СО2. Лучшие фильтры для успешного выращивания растений — это канистровые фильтры, но слив воды нельзя проводить через дождевальную насадку. Поэтому: • Не применяйте аэрацию воды в малонаселенном аквариуме, или только ночью; • Размещайте выходной патрубок канистрового фильтра ниже уровня воды, и не разбрызгивать воду; • В случае применения помп для создания движения воды располагать их так, чтобы исключить движение поверхности воды;
Сколько СО2 поглощают растения?
С достаточной точностью аквариумист может определить содержание углекислоты в воде аквариума расчетным путем, если он знает величину показателя рН и карбонатную жесткость воды. В аквариуме классических пропорций с достаточным, но небольшим количеством рыб, нужные параметры воды обычно устанавливаются сами собой. Чтобы в дальнейшем они не отклонялись от нормы, надо не перекармливать рыбу, регулярно и не реже, чем раз в две недели подменивать примерно четверть или треть объёма воды. И этого действительно будет достаточно. Рыбы в ходе своей жизнедеятельности выделяют достаточное количество углекислоты, нитратов и фосфатов для того, чтобы растения не бедствовали. В свою очередь растения обеспечивают рыб достаточным количеством кислорода.
Сравните уровень рН утром и вечером. Величина рН должна быть низкой с утра (перед включением света), после ночи, когда рыбы вдыхали кислород, а выдыхали СО2, и высокий к вечеру (перед выключением света), после того, как растения днем поглощали СО2 и выделяли кислород. Чем больше разница между показаниями, тем больше СО2 поглощается растениями, и тем здоровее эти растения. В течение дня, если уровень рН не падает, не имеет значения, как много СО2 вы добавляете, поскольку растения используют его в фотосинтезе. Идеальный уровень рН для водных растений 6,8, но значения в районе 7,5 это приемлемые, не приносящие вреда растениям значения. Больший вред наносит добавление химикатов, которые понижают уровень рН. Карбонат калия часто используется, для понижения уровня рН, но надо избегать добавления в аквариум химикатов понижающих рН.
Следовательно, аквариумист, если только он хочет любоваться живыми, а не пластмассовыми растениями и рыбами, должен уметь поддерживать концентрацию углекислого газа в воде в оптимальном диапазоне. Чтобы всегда знать уровень содержания СО2 в аквариумной воде, используйте специальные тесты. Лучше всего установить в своем искусственном водоеме постоянный индикатор — небольшую ампулу из особого полупроницаемого для газа пластика. Если в воде углекислого газа мало, индикатор окрашен в синий цвет, по мере насыщения цвет меняется на зеленый, а далее на желтый, если концентрация газа слишком высока. С помощью присоски индикаторная ампула закрепляется на аквариумном стекле и служит несколько лет.
Сколько подавать СО2? Как сделать pH и насыщение воды CО2 идеальными для растений? Сделать в аквариуме KH = 2–4 градуса, и регулировать подачу CО2 так, чтобы pH установился на уровне 6,8 утром и 7,2 вечером – в результате средняя концентрация CО2 станет идеальной, т.е. ~15 мг/л. pH и KH – это то, что каждому, кто держит аквариум с растениями абсолютно необходимо понимать. Это два взаимосвязанных понятия. pH это мера кислотности воды, а карбонатная жесткость KН – это мера щелочной буферностисти воды. KH указывает на способность удерживать pH на определенном уровне, то есть является показателем буферных свойств воды. Она постоянно изменяется, поэтому часто называется временной жесткостью. Значение KH это количество бикарбонатов в воде, которые нейтрализуют действие постоянно образующихся в аквариуме кислот, например нитратов, понижающих pH, удерживая тем самым pH от понижения. Соответственно чем больше бикарбонатов в воде (путем ввода CО2), тем ниже уровень pH (при той же концентрации CО2).
Вода, попадающая в аквариумы, бывает:
• Мягкая вода с KH = 2-5 сама по себе кислая, и буферизируется на уровне pH 6,0-7,3, потому что больше углерода в ней содержится в форме углекислого газа (CО2), а не угольной кислоты [H2Co3]. Значит, во избежание падения pH ниже нормы, при подаче углекислого газа, минимальный уровень КH до подачи CО2 в аквариум должен быть KH 4,0. Почему не больше? Потому что если начальный уровень KH ≥ 7,0, т.е. вода слишком жесткая, она будет иметь начальный pH ~ 7,8, и для для достижения нужного уровня pH потребуется превысить предельно допустимую для рыб концентрацию CО2 в 30 мг/л. В этом случае просто не получится снизить pH до оптимального уровня. Если же KH слишком низкий (KH < 2), при завышенной подаче CО2 или повышении уровня нитратов возникнет угроза внезапного резкого падения уровня pH ниже 6,8, что тоже губительно для растений и рыб.
Для поддержания стабильного pH вода до начала подачи CО2 должна иметь минимальный уровень KH 4, чтобы в любой момент не исчерпался карбонатный буфер воды, и это не привело к резкому падению pH. Растворенный в воде CО2 максимально поглощается растениями только при KH 3,5-4,0. Таким образом, уровень карбонатной жесткости KH приобретает важную роль в интенсификации роста растений. Общая жесткость GH является несущественным фактором и второстепенна для аквариума с растениями. GH не особо влияет на рост растений, но не должна быть слишком низкой или слишком высокой для здоровья рыб.
• Жесткая вода. Если водопроводная вода имеет KH выше, чем 7,0, вы не сможете достичь нужного уровня pH 6,8-7,2, потому что концентрация CО2 превысит предельно допустимую для рыб – 30 мг/л. Нужно умягчить воду, смешав с водой полученной после фильтрации методом обратного осмоса (KH=0).
• Повысить карбонатную жесткость слишком мягкой воды без повышения общей жесткости GH можно добавлением поваренной соды (бикарбонат натрия) – 1 чайная ложка на 50 литров повысит dKH на 4 градуса. Повысить, одновременно GH и KH до 4 dKH и 4 dGH можно внеся 2 чайные ложки карбоната кальция [CaCo3] на 50 литров воды.
• Что делать, если карбонатная жесткость воды (KH) слишком высока? Можно умягчить воду до требуемых KH 4 путем очистки жесткой водопроводной воды методом обратного осмоса и смешивая ее с водопроводной. Если карбонатная жесткость воды KH намного выше, чем требуется (≥ 7,0), и нет возможности умягчить воду, подавать CО2 нужно до достижения концентрации не более 30 мг/л при pH = 7,0. Если KH воды более 7,0, вам не удастся понизить pH до нужного значения 6,8-7,2, поскольку при этом будет превышение допустимой концентрации CО2 для рыб (30 мг/л).
Чем более активно растут растения, тем больше они потребляют CО2 в течение дня, и тем сильнее к вечеру повысится pH. На pH влияют два фактора: нитраты, понижающие pH, которые сами по себе кислоты, и нитрифицирующие бактерии, выделяющие CО2, который тоже понижает pH. Так как нитраты постоянно образуется в аквариуме биологическим путем (они является конечным продуктом окисления аммония), это объясняет, почему со временем уровень нитратов (кислот) повышается, а pH понижается, если плохо растут растения и недостаточна еженедельная подмена воды.
