Рамнотежа во аквариумот, како да постигнеме рамнотежа?

За оние кои сакаат да го проучат проблемот со циклусот на азот во поголема длабочина, го препорачуваме материјалот во спојлерот:

Биолошки третман на вода

Биолошки третман на вода ги вклучува најважните процеси што се случуваат во затворените системи на аквариумот.Биолошки третман значи минерализација, нитрификација и распространување на соединенија кои содржат азот, бактерии кои живеат во колоната за вода, чакал и филтрирање на филтрирање. Организмите кои ги извршуваат овие функции се секогаш присутни во дебелината на филтерот. Во процесот на минерализација и нитрификација, супстанциите што содржат азот поминуваат од една во друга форма, но азотот останува во водата. Отстранувањето на азотот од растворот се случува само за време на процесот на денитрификација (види дел 1.3).

Биолошката филтрација е еден од четирите начини за прочистување на водата во аквариуми. Три други методи - механичка филтрација, физичка адсорпција и дезинфекција на вода - се дискутирани подолу..

Шемата за третман на вода е прикажана на сл. 1.1., А азотниот циклус во аквариумот, вклучително и процесите на минерализација, нитрификација и денитрификација, е прикажано на сл. 1.2.

Сл. 1.1. Местото на биолошки третман во процесот на прочистување на водата. Од лево кон десно - биолошко чистење, механичка филтрација, физичко таложење, дезинфекција.

Сл. 1.2. Азотен циклус во затворени системи во аквариум.

1.1.Минерализација.

Хетеротрофни и автоотровни бактерии - главните групи на микроорганизми кои живеат во аквариуми.

Забележете не од книгата на авторот.

Хетеротрофи (други грчки - "различни", "различни" и "храна") - организми кои не се во можност да синтетизираат органски материи од неоргански материи преку фотосинтеза или хемосинтеза. За синтеза на органски материи неопходни за нивните витални функции, потребни им се егзогени органски супстанции, односно оние произведени од други организми. Во процесот на варење, дигестивните ензими ги разложуваат полимерите на органски материи во мономери. Во заедниците, хетеротрофите се потрошувачи на различни нарачки и намалувачи. Хетеротрофите се скоро сите животни и некои растенија. Според методот на добивање храна, тие се поделени во две спротивставени групи: холозоични (животни) и холофитни или осмотрофични (бактерии, многу протести, габи, растенија).

Автоотрофи (друга грчка - самостојна храна) - организми кои синтетизираат органска материја од неоргански. Автотрофовите го сочинуваат првиот степен во пирамидата на храна (првите врски на синџирите на храна). Тие се примарни производители на органски материи во биосферата, обезбедувајќи храна за хетеротрофи. Треба да се напомене дека понекогаш не успева остра граница помеѓу автоотрофите и хетеротрофите. На пример, зелените едноклеточни алги Евгелена се автоотроф во светлината, а хетеротроф во мракот.

Понекогаш погрешно се идентификуваат поимите „автоотрофи“ и „производители“, како и „хетеротрофи“ и „потрошувачи“, но тие не секогаш се совпаѓаат. На пример, цијанобактериите (Cyanea) се способни сами да произведуваат органски материи со употреба на фотосинтеза и да ја консумираат во својата готова форма и да ја разградуваат во неоргански супстанции. Затоа, тие се производители и редуктори во исто време..

Автотрофните организми користат неоргански материи на почва, вода и воздух за да ги изградат своите тела. Покрај тоа, јаглерод диоксидот е скоро секогаш извор на јаглерод. Во исто време, некои од нив (фотоотрофи) ја добиваат потребната енергија од Сонцето, други (хемотрофи) од хемиски реакции на неоргански соединенија.

Хетеротрофните видови користат органски азотни компоненти на екскреција на водни животни како извор на енергија и ги претвораат во едноставни соединенија, на пример амониум (терминот „амониум“ се однесува на збирот на јони на амониум (NH4 +) и слободна амонијак (NH3), определена аналитички како NH4-N ) Минерализацијата на овие органски материи е прва фаза на биолошки третман.

Минерализацијата на органски соединенија кои содржат азот може да започне со распаѓање на протеини и нуклеински киселини и формирање на аминокиселини и органски бази на азот. Деаминацијата е процес на минерализација во кој амино групата се расцепува за да формира амониум. Предмет на деаминација може да биде раздвојување на уреа со формирање на слободна амонијак (NH3).

Слична реакција може да се спроведе на чисто хемиски начин, но деаминација на аминокиселини и сродни соединенија бара учество на бактерии.

1.2. Нитрификација на водата.

Откако органските соединенија се претвораат во неорганска форма од хетеротрофните бактерии, биолошкото прочистување влегува во следната фаза, која се нарекува "нитрификација". Со овој процес се подразбира биолошка оксидација на амониум до нитрити (NO2-, дефинирана како NO2-N) и нитрати (NO3, дефинирани како NO3-N). Нитрификацијата се спроведува главно од автоотропни бактерии. Автотрофните организми, за разлика од хетеротрофните, се способни да го асимилираат неорганскиот јаглерод (главно CO2) за да ги градат клетките на нивното тело.

Ауттрофични нитрифицирачки бактерии во слатководните, акумиумите со заграда и морска храна главно ги претставуваат родовите Нитросомонас и Нитробактер. Нитрозомонас го оксидира амониумот до нитрити, а Нитробактерот ги оксидира нитритите до нитратите..

Двете реакции доаѓаат со апсорпција на енергија. Значењето на равенките (2) и (3) е да се претвори токсичен амониум во нитрати, кои се многу помалку токсични.Ефективноста на процесот на нитрификација зависи од следниве фактори: присуство на токсиканти во вода, температура, содржина на кислород растворен во вода, соленост и површина на филтер.

Токсични материи. Под одредени услови, многу хемикалии ја инхибираат нитрификацијата. Кога се додаваат во вода, овие супстанции или го инхибираат растот и репродукцијата на бактериите, или го нарушуваат интрацелуларниот метаболизам на бактериите, лишувајќи ги од можноста да се оксидираат.

Колинс и др. (Колинс и др., 1975, 1976), како и Левин и Мејд (1976) известија дека многу антибиотици и други лекови што се користат за третирање на риби не влијаат на процесите на нитрификација во аквариуми на слатководни вода, додека другите беа токсични до различен степен. Паралелни студии во морската вода не се спроведени, а резултатите не треба да се прошират на морските системи..

Податоците презентирани во трите посочени дела се прикажани во табела. 1.1. Резултатите од истражувањето не се многу споредливи како резултат на разликите во користените методи..

Табела 1.1. Ефектот на терапевтски норми на растворени антибиотици и лекови врз нитрификација во аквариуми на слатководни води (Колинс ет ал., 1975, 1976 година, Левин и Изработи, 1976).

Колинс и др., Го проучувале ефектот на лекови во примероците од вода земени директно од базени со биофилтри каде се чувале риби. Левин и Мед користеле чисти бактериски култури за експериментите. Применетите методи, очигледно, се карактеризираат со поголема чувствителност во однос на конвенционалните. Така, во нивните експерименти, формалин, малахит зелена и нифурпиринол имаа умерена токсичност на нитрифицирачките бактерии, додека Колинс и др., Покажаа безопасност на истите лекови. Левин и Мед веруваа дека разликите се поврзани со поголема содржина на автоотровни бактерии во чистите култури и дека прагот на инактивација ќе биде повисок во присуство на хетеротрофни бактерии и со поголема концентрација на растворени органски материи.

Од табелата со податоци. 1.1. се гледа дека еритромицин, хлороттрициклин, метиленско сино и сулфаниламид имаат изразена токсичност во свежа вода. Најтоксичен од испитуваните супстанции беше метиленско сино. Резултатите добиени при тестирање на хлорамфеникол и калиум перманганат се контрадикторни.

И Колинс и др., Левин и Мед се согласуваат дека бакарниот сулфат не ја нарушува значително нитрификацијата. Можеби ова е резултат на врзување на слободни јони од бакар на растворените органски соединенија. Томлинсон и др. (Томлинсон и др., 1966) откриле дека јони од тешки метали (Cr, Cu, Hg) имаат многу посилен ефект врз Nitrosomonas во чиста култура отколку во активирана тиња. Тие посочија дека ова се должи на формирање на хемиски комплекси помеѓу металните јони и органските материи. Долготрајната изложеност на тешки метали е поефикасна од краткорочната, очигледно, се должи на фактот дека во целост се користеа адсорпциските врски на органски молекули..

Температура. Многу видови на бактерии можат да толерираат значителни температурни флуктуации, иако нивната активност е привремено намалена. Периодот на прилагодување, наречен привремена инактивација на температурата (VTI), често се манифестира со ненадејни промени во температурата. Обично, VTI се забележува при брзо ладење на водата - зголемувањето на температурата, како по правило, ги забрзува биохемиските процеси и затоа периодот на адаптација може да помине незабележано. Срна и Багалје (1975) ја проучувале кинетиката на процесите на нитрификација во морските аквариуми. Зголемувањето на температурата од само 4 степени Целзиусови доведе до забрзување на оксидацијата на амониум и нитрит за 50 и 12%, соодветно, во споредба со првичното ниво. Со намалување на температурата за 1 степен Целзиусови, стапката на оксидација на амониум се намали за 30%, а со намалување на температурата за 1,5 Целзиусови степени, стапката на оксидација на нитрити се намали за 8% во однос на првичните услови.

pH на вода. Каваи и др. (Каваи и др., 1965) откриле дека со pH на помалку од 9, нитрификацијата во морската вода е посилно потиснато отколку во свежата вода. Тие ова го припишаа на пониска природна pH вредност во свежа вода. Според Seeki (Saeki, 1958), оксидацијата на амонијак во аквариуми на слатководни води е задушена со намалена pH вредност. Оптималната pH вредност за оксидација на амониум е 7,8 за оксидација на нитрити 7.1. Секи сметаше дека 7.1-7.8 е оптимален опсег на pH вредност за процесот на нитрификација. Срна и Баггали покажале дека бактериите за морска нитрификација биле најактивни со pH 7,45 (опсег 7-8,2).

Кислород растворен во вода. Биолошкиот филтер може да се спореди со огромен организам на дишење. Кога се користи правилно, троши значителна количина кислород. Барањата за кислород на водните организми се мерат во единици на BOD (биолошка побарувачка за кислород). BOD на биолошкиот филтер е делумно зависен од нитрификација, но главно се должи на дејноста на хетеротрофните бактерии. Харајама (Хирајама, 1965) покажа дека со голема биолошка потрошувачка на кислород е активна голема популација на средства за нитрификација. Тој помина морска вода преку слој од песок на активен биолошки филтер. Пред филтрирање, содржината на кислород во водата била 6,48 мг / л, по положувањето на слој од песок дебелина од 48 см. се намали на 5.26 mg / l. Во исто време, содржината на амониум се намали од 238 на 140 mg еквивалент / литар, а нитрит - од 183 на 112 mg еквивалент / литар..

И аеробните (О2 се потребни за живот) и анаеробните бактерии (не користете О2) се присутни во слојот на филтерот, но аеробните форми преовладуваат во добро аерирани аквариуми. Во присуство на кислород, растот и активноста на анаеробните бактерии се потиснуваат, така што нормалната циркулација на водата преку филтерот го спречува нивниот развој. Ако содржината на кислород во аквариумот се намали, постои или зголемување на бројот на анаеробни бактерии, или премин од аеробно дишење до анаеробно. Многу анаеробни производи за метаболизам се токсични. Минерализацијата може да се случи со намалена содржина на кислород, но механизмот и крајните производи во овој случај се различни. Во анаеробни услови, овој процес е поверојатно да биде ензимски отколку оксидативен, со формирање на органски киселини, јаглерод диоксид и амониум наместо азотни основи. Овие супстанции заедно со водород сулфид, метан и некои други соединенија даваат филтер за задушување ставен мирис.

Соленост. Многу видови бактерии можат да живеат во води, чиј јонски состав значително варира, под услов промените во соленоста да се појават постепено. ZoBell и Michener (1938) откриле дека повеќето бактерии изолирани од морска вода во нивната лабораторија, исто така, можат да се одгледуваат во слатка вода. Многу бактерии дури доживеале директна трансплантација. Сите 12 типа бактерии, кои се сметаат исклучиво за „морски“, беа успешно пренесени во слатководни со постепено разредување со морска вода (5% свежа вода се додава секој пат).

Бактериите на биолошки филтри се многу отпорни на флуктуации на солена вода, иако ако овие промени се значајни и ненадејни, активноста на бактериите е потисната. Срна и Багалје (1975) покажаа дека намалувањето на соленоста од 8% и зголемувањето од 5% не влијае на стапката на нитрификација во морските аквариуми. При нормална соленост на водата во морски аквариумски системи, нитрификационата активност на бактериите била максимална (Каваи и др., 1965). Интензитетот на нитрификација се намали и со разредување и со зголемување на концентрацијата на растворот, иако некои активности опстојуваа дури и по удвојувањето на соленоста на водата. Кај аквариумите на слатководни активности, активноста на бактериите била максимална пред додавањето на натриум хлорид. Веднаш откако соленоста се изедначи соленоста на морската вода, нитрификацијата престана.

Постојат докази дека соленоста влијае на стапката на нитрификација, па дури и на количината на финални производи. Кухл и Ман (1962) покажаа дека нитрификацијата се одвива побрзо во системите за аквариум на слатководни води отколку во морските системи, иако нитритот и нитратот се формираат повеќе во второто. Каваи и др. (Каваи и др., 1964) добиле слични резултати, кои се претставени на сл. 1.3.

Сл. 1.3. Бројот на бактерии во филтрациониот слој во мали системи на слатководни и морски аквариуми по 134 дена (Каваи етал., 1964).

Површина за филтрирање. Каваи и др. Откриле дека концентрацијата на бактерии за нитрификација во филтерот е 100 пати поголема отколку во водата што тече низ него. Ова ја докажува важноста на големината на контактната површина на филтерот за процесите на нитрификација, бидејќи дава можност за прицврстување на бактерии. Најголемата површина на филтскиот слој во аквариумите е обезбедена од честички на чакал (земја), а процесот на нитрификација се јавува главно во горниот дел на филтерот за чакал, како што е прикажано на сл. 1.4. Каваи и др. (1965) утврдиле дека 1 грам песок од горниот слој на филтерот во морски аквариуми содржи 10 до 5 степен бактерии - 10 амонијак оксиданти до 6-ти степен - нитратни оксидатори. На длабочина од само 5 см, бројот на микроорганизми од двата типа се намали за 90%.

Сл. 1.4. Концентрацијата (а) и активност (б) на нитрифицирани бактерии на различни длабочини на филтри во морски аквариум (Јошида, 1967).

Формата и големината на честичките на чакалот се исто така важни: мали зрна имаат поголема површина за бактерии за прицврстување од иста количина по тежина на груб чакал, иако многу финиот чакал е непожелен затоа што го отежнува филтрирањето на водата. Врската помеѓу димензиите и нивната површина е лесно да се покаже со примери. Шест коцки со тежина од 1 г. Имаат вкупно 36 површински единици, додека една коцка со тежина од 6 g. Има само 6 површини, од кои секоја е поголема од посебна површина на мала коцка. Вкупната површина од шест коцки една коцка е 3,3 пати поголема од површината на една коцка од 6 грама. Според Секи (Саеки, 1958), оптималната големина на честички на чакал (земја) за филтри е 2-5 мм.

Аголните честички имаат поголема површина од округла.. Топката има минимална површина по единица волумен во однос на сите други геометриски форми.

Акумулација на детритус (Терминот "детритус" (од лат. Детрит - носи) има неколку значења: 1. Мртва органска материја, привремено исклучена од биолошкиот циклус на хранливи материи, која се состои од остатоци од безрбетници, екскрети и коски на `рбетници, итн - 2. сет мали неразложени честички на растителни и животински организми или нивни секрети суспендирани во вода или се депонираат на дното на езерцето) во филтерот обезбедува дополнителна површина и ја подобрува нитрификацијата. Според Сека, 25% од нитрификацијата во аквариумските системи имаат бактериите што живеат во деритусот..

1.3. Дисимилација

Процесот на нитрификација доведува до висок степен на оксидација на неоргански азот. Дисимилацијата, „дишењето со азот“ или процесот на закрепнување се развива во спротивна насока, враќајќи ги крајните производи за нитрификација во состојба на ниска оксидација. Во однос на вкупната активност, оксидацијата на неорганскиот азот значително го надминува нејзиното намалување, а нитратите се акумулираат. Покрај дистрибуцијата, што обезбедува ослободување на дел од слободниот азот во атмосферата, неорганскиот азот може да се отстрани од растворот со редовно заменување на дел од водата во системот, со апсорпција од повисоки растенија или со јонски разменети смоли. Последниот начин да се отстрани слободниот азот од растворот е применлив само во слатководни води (види дел 3.3).

Дисимилацијата е претежно анаеробен процес кој се јавува во слоеви на филтрирање со недостаток на кислород. Бактерии - денитрификатори, поседуваат регенеративна способност, обично или полни (задолжителни) анаероби, или аероби способни да се префрлат на анаеробно дишење во околина без кислород. Како по правило, ова се хетеротрофни организми, на пример, некои видови псевдомонас, можат да ги намалат јони на нитрат (NO3-) во услови на недостаток на кислород (сликар, 1970).

За време на анаеробното дишење, дисимилаторните бактерии наместо ацидон го асимилираат азотниот оксид (NO3-), намалувајќи го азотот во соединение со низок оксидациски број: нитрит, амониум, азот диоксид (N20) или слободен азот. Составот на крајните производи се одредува според видот на бактериите вклучени во процесот на закрепнување. Ако неорганскиот азот е целосно обновен, тоа е, до Н.2О или Н.2, процесот на дисимилација се нарекува денитрификација. Во целосно намалена форма, азотот може да се отстрани од водата и да се испушти во атмосферата ако неговиот делумен притисок во растворот го надминува делумниот притисок во атмосферата. Така, денитрификацијата, за разлика од минерализација и нитрификација, го намалува нивото на неоргански азот во водата.

1.4. Балансиран аквариум.

„Избалансиран аквариум“ е систем во кој активноста на бактериите што го населуваат филтерот е балансирана со количината на органска енергија што влегува во растворот. Според нивото на нитрификација, може да се суди за „рамнотежата“ и соодветноста на новиот аквариумски систем за одржување на водните организми - водните организми. Првично, ограничувачки фактор е високата содржина на амониум. Обично во системи за аквариум со топла вода (над 15 Целзиусови степени), се намалува по две недели, а во ладна вода (под 15 степени) - за подолг период. Аквариумот може да биде подготвен да прима животни во првите две недели, но не е балансиран, бидејќи многу важни групи на бактерии сè уште не се стабилизирале. Каваи и др. Опишете го составот на популацијата на бактериите во морскиот аквариум.

1. Аеробни. Нивниот број за 2 недели по слетувањето на рибата се зголеми за 10 пати. Максималниот број е 10 во осмиот степен на организми во 1g. Филтер за песок - обележана две недели подоцна. Три месеци подоцна, популацијата на бактериите се стабилизира на 10 во седмиот степен на примероци на 1 g. Филтер за песок.

2. Бактерии кои се распаѓаат протеини (амонификатори) почетната густина (10 до 3 степени ind / G) се зголеми 100 пати за 4 недели. После три месеци, населението се стабилизирало на 10 до 4 степени ind./g. Ваквото нагло зголемување на бројот на оваа класа на бактерии е предизвикано од воведување на храна богата со протеини (свежа риба).

3. Бактерии кои распаѓаат скроб (јаглени хидрати). Првичното изобилство беше 10% од вкупниот број бактерии во системот. Потоа постепено се зголеми, а по четири недели почна да опаѓа. Населението се стабилизира по три месеци на 1% од вкупниот број на бактерии.

4. Бактерии-нитрификатори. Максималниот број на бактерии кои оксидираат нитрити се забележани по 4 недели, а формите „нитрати“ - по осум недели. После 2 недели, имаше повеќе „нитритни“ форми отколку „нитрати“. Бројот се стабилизира на 10 до 5 степени и од 10 до 6 степени ind. соодветно на тоа Постои временска разлика помеѓу намалување на содржината на амониум во вода и оксидација на почетокот на нитрификација, се должи на фактот дека растот на нитробактер е потиснат од присуството на јони на амониум. Ефективната оксидација на нитрити е можна само откако повеќето јони се претвораат во Нитрозомонас. Слично на тоа, максималниот нитрит во растворот треба да се појави пред почетокот на акумулацијата на нитрати..

Високата содржина на амониум во новиот аквариум систем може да биде предизвикана од нестабилност на бројот на автоотровни и хетеротрофни бактерии. На почетокот на новиот систем, растот на хетеротрофните организми го надминува растот на автоотровните форми. Многу амонијак формиран за време на процесот на минерализација се апсорбира од страна на некои хетеротрофи. Со други зборови, невозможно е јасно да се направи разлика помеѓу хетеротрофната и автоотрозната обработка на амониумот. Активната оксидација со нитрификација на бактерии се појавува само по намалување и стабилизирање на бројот на хетеротрофни бактерии (Quastel and Scholefield, 1951).

Бројот на бактерии во новиот аквариум е важен само додека не се стабилизира за секој тип. Последователно, флуктуациите во внесот на енергетски супстанции се компензираат со зголемување на активност на метаболички процеси во одделни клетки без зголемување на нивниот вкупен број.

Студиите на Quastel и Scholefild (1951) и Срна и Baggalia покажаа дека густината на популацијата на бактерии од нитрификација што живеат во филтер на одредена област е релативно константна и не зависи од концентрацијата на дојдовните енергетски супстанции.

Вкупната оксидирачка способност на бактериите во избалансиран аквариум е тесно поврзана со дневниот внес на оксидирачки супстрат. Ненадејно зголемување на бројот на земјоделски животни, нивната маса, количината на внесена добиточна храна доведува до забележително зголемување на содржината на амониум и нитрити во вода. Оваа состојба продолжува сè додека бактериите не се прилагодат на нови состојби..

Времетраењето на периодот на зголемена содржина на амониум и нитрити зависи од количината на дополнително оптоварување на преработувачкиот дел од водниот систем. Ако е во рамките на максималната продуктивност на биолошкиот систем, рамнотежата во нови услови во топла вода обично се обновува после три дена, а во ладна вода многу подоцна. Ако дополнителното оптоварување ги надмине можностите на системот, содржината на амониум и нитрит постојано ќе се зголемува..

Минерализација, нитрификација и денитрификација - Процесите што се одвиваат во нов аквариум повеќе или помалку последователно. Во стабилен, стабилен систем, тие одат скоро истовремено. Во урамнотежен систем, содржината на амониум (NH4-N) е помала од 0,1 мг / л, а сите нитрити се заробени - резултат на денитрификација. Споменатите процеси се координирани, без заостанување, затоа што сите енергетски супстанции што доаѓаат брзо се апсорбираат..

Овој материјал е извадок од книгата „Зачувување риба во затворени системи“ на Скот, во целост, овде:.

Интересна видео приказна за Теодокс

Зачленете се на нашиот YouTube канал за да не пропуштите ништо

Теодокс - пауза за алги во аквариум!