O2 – Кислород в аквариумной воде.
Аквариум – это замкнутая экосистема. Рыбки постоянно потребляют кислород и выделяют углекислый газ. В светлое время суток растения, живущие в аквариуме, потребляют СО2 в процессе фотосинтеза и выделяют кислород. Если соотношение растений и живых обитателей аквариума подобрано правильно, то и рыбки, и зеленые насаждения будут чувствовать себя хорошо. Проблема может состоять в том, что, в отличие от естественного водоема, в аквариуме баланс между флорой и фауной может быть несоответствующим. Если растения в аквариуме не могут обеспечить кислородом всех рыб, живущих в нем, то приходится прибегать к аэрации.
Кислород в воде необходим для большинства гидробионтов. Большинство аквариумных рыб весьма требовательны к содержанию растворенного в воде кислорода, количество которого является одним из главных показателей химического состава воды. Растворенный в воде кислород имеет огромное значение, как для дыхания рыб, так и для всех водных животных и растений. Потребление рыбами данного газа зависит прежде всего от физиологических особенностей каждого вида: одни способны жить в воде, бедной кислородом, другие очень чувствительны к малейшему снижению его концентрации.
Недостаток и избыток кислорода одинаково губительны для рыб и беспозвоночных. Снижение концентрации кислорода сказывается на развитии рыб: аппетит у них обычно не снижается, но меняется биологическое направление усвоенной пищи, меньше усваивается питательных веществ, в результате замедляется рост. Не следует забывать, что кислород активно расходуют при дыхании все обитатели аквариума: рыбы, моллюски, кишечнополостные, ракообразные, инфузории, бактерии, растения (в ночное время) и т. д. Чем больше рыб, тем больше нужно кислорода.
Если кислорода в воде недостаточно, то в среде быстро накапливается углекислый газ, выделяемый рыбами в процессе дыхания, и они погибают от удушья — замор рыбы. Предпосылками замора являются слишком высокая плотность рыб, цветение воды, повышение температуры воды в аквариуме, а также применение некоторых лекарств. Во-вторых, по мере повышения щелочности среды у рыб ухудшается усваивание кислорода. В щелочной среде рыба может задохнуться при вполне, вроде бы, достаточном его содержании в воде. Ну и, конечно, сама по себе (особенно при резком повышении рН) щелочная вода вызывает ожоги и повреждения внешних органов рыб. Самые эффективные методы обеспечения кислородом создают существенное перемешивание у поверхности воды – т.е. именно там, где происходит газообмен.
Содержание кислорода в воде падает при повышении ее температуры и солености. Температура воды также влияет на содержание растворенного в ней кислорода: чем выше температура, тем меньше насыщение воды кислородом. С понижением температуры растворимость газа возрастает. С повышением температуры в указанных для водной среды пределах обменные процессы в организме рыбы усиливаются, что вызывает увеличение потребления кислорода. При слишком высокой температуре воды (28-32°С) у рыб усиливается обмен веществ, у них нарушается газообмен, увеличивается содержание углекислого газа, в результате чего у рыб наступает кислородное голодание, а затем и гибель.
Недостаток кислорода особенно опасен в грязном водоеме, где этот газ будет использоваться для окисления мертвой органики. Необходимо, чтобы плотность населения рыб в аквариуме соответствовала его объему, а также имелась хорошая система фильтрации. Поэтому не забываем об аэрации воды, особенно во время летней жары. Таким образом, обеспечение рыб в аквариуме необходимым для дыхания кислородом является обязательным условием.
Но рыбы не единственные потребители кислорода в аквариуме. На количество растворенного в воде кислорода влияет содержание в ней органических веществ — экскрементов рыб, несъеденного корма, продуктов жизнедеятельности моллюсков и других организмов, а также количество растений, освещенность аквариума и другие факторы. Растворенный в воде кислород расходуется не только на дыхание рыб, но и на окисление органических и некоторых неорганических веществ, имеющихся в воде аквариума. Бактерии также потребляют весьма значительную его часть.
По мере увеличения количества рыб, увеличивается и количество аммиака, доступного для окисления, и количество отходов, подлежащих минерализации. А это способствует увеличению количества бактерий, необходимых для выполнения этих задач. А большее количество бактерий и увеличение бактериальной активности требуют еще большего количества кислорода. Если уровень кислорода слишком низкий, деятельность “полезных” бактерий и грибов замедляется и уменьшается переработка отходов жизнедеятельности рыб. Нужны обильное аэрирование и циркуляция воды. Однако напомним здесь же, что сильное насыщение воды кислородом ведет к повышению pH, что нежелательно как с точки зрения требования согласованности параметров аквариумной и подменной воды, так и увеличения процентного содержания неионизированного аммиака в воде с высоким показателем pH.
Основным поставщиком кислорода в аквариуме являются растения, которые в результате фотосинтеза на свету выделяют кислород. Болотные растения, которые растут очень медленно и кислорода выделяют немного. Быстрорастущие же виды поставляют значительно больше газа для дыхания обитателей водоема. Растения производят кислород в светлое время суток, но потребляют кислород в темноте. Поэтому аэрация ночью нужней, чем днем. Не отключайте аэратор на ночь!
Содержание растворенного в воде кислорода.
Способность воды растворять газы есть важнейшее условие жизни для гидробионтов. При кипячении и в водопроводных трубах она лишается заключенных в ней газов, но приобретает их снова, постояв некоторое время на воздухе. Газы способны растворяться в воде в разной степени. Из тех газов, которые наиболее широко распространены в атмосфере, быстрее всего растворяется углекислый газ (СО2), затем кислород (02) и медленнее всего — азот (N2). Однако по массе кислорода в воде примерно в 20 раз меньше, чем в одинаковом объеме воздуха. Большинство аквариумных рыб весьма требовательны к содержанию растворенного в воде кислорода, количество которого является одним из главных показателей химического состава воды.
Обратите внимание, что дистиллированная вода, как и вода, полученная в результате обратного осмоса,- это практически чистая Н2О. В такой воде отсутствует растворенный кислород, которым рыбы дышат, а также минимальный уровень содержания минеральных веществ, необходимый для определенных физиологических процессов. Поэтому воду такого типа перед использованием необходимо интенсивно аэрировать.
В природе постоянно происходит кругооборот энергии и вещества. На этой схематической диаграмме процесса фотосинтеза мертвые органические вещества изображены зелеными стрелками, циклы кислорода и двуокиси углерода — голубыми, азотных соединений — желтыми, а неорганических питательных веществ — красными. Для создания здоровой окружающей среды множество различных процессов должны уравновешивать друг друга. Энергия света вызывает фотосинтез в растениях, поглощающих двуокись углерода и выделяющих кислород.
(а). Дыхание — это обратный процесс, потребляющий кислород и выделяющий двуокись углерода и высвобождающий при этом энергию (b). Растительноядные рыбы поедают водоросли (с). Экскременты, моча и мертвые частички растений концентрируются в донных отложениях и разлагаются бактериями (d. e. f). При этом процессе разложения потребляется кислород и выделяется двуокись углерода наряду с питательными веществами, которые всасываются корнями и листьями водных растений. Таким образом, круг замыкается.
Рыбы, как и люди, дышат кислородом, извлекаемым ими из воды, и выдыхают углекислый газ. Растворенный в воде кислород имеет огромное значение, как для дыхания рыб, так и для всех водных животных и растений. Большинство аквариумных рыб и водные растения дышат растворенным в воде кислородом. Только небольшая часть рыб способна частично использовать для дыхания атмосферный кислород. Это лабиринтовые рыбы (гурами, лялиус), которые заглатывают атмосферный воздух в специальный наджаберный орган — лабиринт, который способен усваивать кислород из атмосферного воздуха. Если этих рыб лишить возможности заглатывать атмосферный воздух (плотно закрыть доверху заполненный водой сосуд), то они погибнут.
Интереснейший способ дыхания у некоторых панцирных сомов. Оказывается, они проглатывают пузырек атмосферного воздуха, пропускают его в кишечник, и там происходит газообмен между организмом и внешней средой. Потребленный рыбами и растениями кислород необходим для окисления органических соединений в клетках и обеспечения их энергией. Если процесс газообмена между организмом и внешней средой нарушен, то животное довольно быстро умирает. Количество кислорода, потребляемого рыбами, не стабильно. У отдельных рыб потребность в кислороде обычно повышается, когда они плохо себя чувствуют, испытывают стресс, более активны, чем обычно (например, во время нереста или когда их преследуют), или если их держат при более высокой температуре, чем предназначено природой.
Аналогичным образом рыбам требуется меньше кислорода, когда они неактивны (например, рыбы, ведущие дневной образ жизни — в ночное время) или если температура воды ниже необходимой. Таким образом, обеспечение рыб в аквариуме необходимым для дыхания кислородом является обязательным условием. Недостаток и избыток кислорода одинаково губительны для рыб и беспозвоночных.
Вода может поглощать кислород из воздуха только там, где две эти стихии граничат, а именно на поверхности воды. Аналогично углекислый газ выделяется в атмосферу тоже только на поверхности воды. Чем больше площадь водной поверхности, тем больше кислорода она может поглощать и больше углекислого газа выделять. Скорость насыщения кислородом повышается с понижением температуры, с повышением давления и понижением минерализации. Этот факт имеет очень важное значение для содержания рыб, поскольку от количества кислорода зависит количество рыб, которое может выдержать данный аквариум, а также для выбора оптимальной формы аквариума. Циркуляция воды также очень полезна, так как она выносит на поверхность воду, богатую углекислым газом, а воду, только что насытившуюся кислородом, несет в придонный слой.
Основным поставщиком кислорода в аквариуме являются растения, которые в результате фотосинтеза на свету выделяют кислород. Аквариумные растения должны хорошо освещаться, чтобы происходил фотосинтез и выделялся кислород. Летом продолжительность светового дня позволяет растениям в достаточном количестве продуцировать кислород. Зимой интенсивность естественного освещения аквариума, невелика. Количество кислорода, выделяемого растениями, становится недостаточным для дыхания рыб. Поэтому в аквариумной практике широко применяют различного рода осветители и аэрацию воды, т. е. обогащение ее кислородом путем продувания атмосферного воздуха. Кроме того, кислород поступает в воду из атмосферы.
Очень показательна методика, предложенная одним из ведущих мировых растениеводов К. Хорстом. Смысл метода очень прост. В устоявшемся и созревшем аквариуме проводим измерение содержания кислорода в воде каждый час или два в течение суток. В итоге получаем суточный график зависимости концентрации кислорода в воде от времени. Значение концентрации кислорода удобно представить не в мг/л, а в процентах насыщения при данной температуре. Из анализа этого графика можно сделать массу интересных выводов. Во-первых, рассмотрим его ночную часть. У вас в аквариуме все нормально, если утром концентрация кислорода не падает ниже 40-50% от максимума. Если кислорода меньше, то у вас либо перенаселение аквариума, либо недостаточно освещения, либо мало водных растений. Найдите причину сами.
Рассмотрим дневную часть графика. После включения ламп, кислородная кривая довольно быстро начинает ползти вверх. В нормальном аквариуме достижение 100% от максимума должно произойти примерно через 8-10 часов после включения ламп. Если это происходит, то у вас все просто идеально. И дальше освещать аквариум в принципе не нужно. Дальнейший свет пригодится только для разведения вредных водорослей. А вот если стопроцентного насыщения кислородом не происходит в течение всего светового дня, то тогда дело совсем плохо. У вас либо мало растений, либо они плохо растут от недостатка освещения или недостатка углекислого газа, вызванного, в свою очередь, недостатком рыб.
Это мы все говорили про обычный аквариум. Если же у вас стоит система дозировки CO2, вы используете освещение повышенной мощности и интенсивное внесение удобрений, то в том случае, когда у вас все в порядке, дневная часть графика должна расти быстрее и содержание кислорода должно зашкаливать за сто процентов, достигая значений 120-180%.
В большей степени этим газом насыщен верхний слой воды в аквариуме. Поэтому для равномерного распределения кислорода необходимо поддерживать постоянное вертикальное вращение воды с помощью аэратора или фильтра. Содержание кислорода в воде падает при повышении ее температуры и солености. Следовательно, при подогреве воды для нереста рыб до 26-28°С и при лечении рыб солевыми ваннами потеря кислорода обязательно должна компенсироваться аэрацией.
Снижение концентрации кислорода сказывается на развитии рыб: аппетит у них обычно не снижается, но меняется биологическое направление усвоенной пищи, меньше усваивается питательных веществ, в результате замедляется рост. Для насыщения воды кислородом существует 2 способа: механический с помощью компрессора и биологический — выделение кислорода водными растениями.
Кислородный режим в аквариуме. Концентрация кислорода.
