В природе почва представляет собой естественную среду для развития различных организмов, в том числе бактерий. Физиология бактерий по разнообразию превосходит физиологию всех других органических форм жизни. Для получения энергии бактерии используют различные органические и неорганические соединения (хемотрофы), солнечный свет (фототрофы). В зависимости от природы окисляемого соединения, используемого в обмене веществ, каждая из этих групп подразделяется на органотрофы (источник энергии - органическое вещество) и литотрофы, получающие энергию за счет окисления неорганических веществ.
Практически все природные соединения разлагаются бактериями не только в окислительных реакциях, но и анаэробно, с такими акцепторами электронов, как нитрат, сульфат, сера, углекислый газ, железо. Бактерии участвуют в циклах всех биологически важных элементов и обеспечивают круговорот веществ в биосфере. Некоторые ключевые реакции круговорота веществ: нитрификация, денитрификация, фиксация азота, окисление-восстановление серы, железа, марганца - все они осуществляются бактериями.
Примеры бактерий, участвующих в циклах круговорота некоторых веществ: Bacterium colli, B. proteus, B. subtilis, разлагают белки на пептиды, аминокислоты и мочевину. Минерализация органического азота заканчивается нитрификацией, осуществляемой нитрифицирующими бактериями-аэробами Nitrosomas и Nitrobacter.
2NH4+ + 3O2 -> 2NO2- + 4H+ + 2H2O
2NO2- + O2 -> 2NO3-
Thiobacillus ferrooxidans и Leptospira ferrooxidans, окисляющие двухвалентное железо в кислой среде, используют энергию окисления железа для автотрофной ассимиляции CO2.
Thiobacillus denitrificans также окисляет железо и добывает необходимый для этого кислород из нитрата (анаэробная денитрификация).
2NO3- + 10Fe2+ -> 14H2O -> N2 + 10FeOOH + 18H+
Sulfolobus и некоторые другие фототрофы окисляют сероводород и некоторые другие соединения серы.
6CO2 + 12H2S + свет -> C6H12O6 + 12S + 6H2O
В то время, как окисление азотосодержащих соединений рассматривается как благоприятный процесс, некоторые анаэробные бактерии образуют другие вещества, например, метан и сероводород, соответственно, используя в качестве источника кислорода сульфат либо углекислый газ. Даже незначительная концентрация этих газов в грунте аквариума ставит под вопрос благополучное существование всего аквариумного сообщества.
В природе в естественных водоемах с высокой биологической продуктивностью (биомасса, производимая популяциями или сообществом на единицу площади за единицу времени, также включает выработанную энергию, абиогенные и летучие вещества) процессы круговорота биогенных элементов и других веществ управляемы и сбалансированы. В аквариуме многие окислительно-восстановительные процессы, в которых принимают участие бактерии, сложно поддаются контролю. Подробно расписывать процессы бактериального окисления, происходящие в грунте аквариума, на мой взгляд излишни. Достаточно понимать роль микроорганизмов в жизни сообщества аквариума.
Большинство рассмотренных циклов и реакций, а также обеспечивающие их проведение бактерии находятся в аквариумном грунте (и частично в биофильтре). Здесь мы хотим лишь показать ключевую важность грунта и его обитателей для декоративного аквариума.
Подробно о круговороте биогенных элементов в искусственном акваценозе, о влиянии различных факторов на поведение бактерий, их активность и продуктивность будет рассказано в большом материале по организации декоративного аквариума в соответствии с законами инженерной экологии. Сейчас этот материал в стадии подготовки.
Какой должен быть грунт?
Перед тем, как я расскажу о главных требованиях, предъявляемых к грунту аквариума, как источнику минерального питания растений, я бы хотел обратить ваше внимание на несколько работ других авторов, которые подробно занимались этой темой. Первая - знаменитая книга Каспара Хорста "Растения в аквариуме". Для многих эта книга до сих пор является руководством к действию номер один. Заслуга аквариумиста-новатора не в том, что он ясно сформулировал общие принципы существования ценозов и вывел на основании мониторинга тропических биотопов закономерности и понятия, определяющие условия существованния отдельно взятых экосистем. Все это было сделано лет на сто раньше. При этом, полевые опыты ученых биологов и экологов проходили не "отходя от кассы". Путешествовать на другой конец земли интересно, но не обязательно. Нашел ближайшее болото и изучай его всю жизнь.
Заслуга Хорста в том, что он будучи человеком пытливым, не поленился и провел несколько экспедиций в Юго-Восточную Азию для подробного анализа факторов окружающей среды, влияющих на жизнь растительного сообщества местных водоемов. Надо отдать ему должное, будучи истинным арийцем, Хорст проводил свои исследования с высочайшей степенью точности. Настоятельно рекомендую прочитать эту работу, как своеобразный отчет об этих экспедициях, особенно первую часть книги, в которой описаны условия произрастания растений в естественной среде, приведены данные гидрохимического мониторинга многих биотопов Цейлона, Таиланда, Борнео. Естественно, много интересного написано об особенностях грунта и его химическом составе, неоднородности содержания железа и т.д.
В своем материале я не хочу давать подробных рекомендаций по выбору и использованию грунта. Читайте две вышеприведенные работы и у вас все будет хорошо. А я своей задачей вижу рассказать об особенностях грунта, как субстрата, питающего растения, так как считаю, что эта тема была недостаточно полно освещена в отечественной аквариумной литературе.
Особенности грунта, как субстрата, питающего растения
В естественных условиях минеральное питание осуществляется значительно многообразнее, чем в искусственных. В почве встречается большое разнообразие соединений биогенных элементов, вступающих во взаимодействие друг с другом. В почвенном растворе содержится мизерная часть элементов, питающих растения. Большая их часть адсорбирована коллоидами - составными частями почвы. Многие питательные вещества содержатся в почве в виде минералов или в органических формах, растворенных в воде. Почва состоит из твердой фазы (неорганические и органические вещества), почвенного раствора и газовой фазы - кислород, углекислый газ, азот и др. Питательные вещества содержатся в почве в четырех формах: растворенные в воде и доступные растениям, адсорбированные на поверхности коллоидов, доступные при ионном обмене, выделяемые растениями ионы (например, водорода) и труднодоступные для растений неорганические соли - фосфаты и гидрокарбонаты. Адсорбирование и прочное удержание растворимых веществ почвой называется ее поглощающей способностью .а коллоидная часть почвы, которая обуславливает эту способность - почвенным поглотительным комплексом. В условиях аквариума грунт (почва) имеет низкую поглотительную способность, за счет постоянного газо- и водообмена многие соединения переходят в воду. При использовании различных смесей при удобрении растений это обстоятельство нужно учитывать. С одной стороны, рыхлый грунт, обеспечивающий хорошую проницаемость, имеет низкую поглощающую способность, но закрепление минеральных смесей в таком грунте происходит слабо. Многие соединения в результате водо- и газообмена оказываются в воде аквариума при этом как правило повышается минерализация воды и изменяется значение pH. Уже одно это обстоятельство говорит о сложностях при использовании питательных смесей. С одной стороны, вентиляция грунта предотвращает закисание донного материала, а переход растворенных в грунте минеральных веществ во внешнюю среду обеспечивает растения, способные поглощать элементы питания листьями и другими надгрунтовыми органами. С другой стороны, всегда существует опасность изменения гидрохимических параметров воды, со всеми вытекающими последствиями. Если вы решили использовать удобрения, вносимые в грунт, вы должны знать следующее:
Во первых, хотя бы приблизительно состав этих добавок. К сожалению, большинство зарубежных производителей не указывают ни состав, ни соотношение, ни концентрацию, ни форму, в которой представлены различные компоненты готовых удобрений, ограничиваясь лишь теми сведениями, что элементы в нем доступны и сбалансированы. Из импортных препаратов я использую только латерит и железосодержащие таблетки. На практике обычно это тетровские добавки Initial Sticks (латерито-перегнойные палочки) и Cryptodunger и Dynoplant.
Второе. Как и в случае с любым другим веществом, вносимым в аквариум для какой-либо цели, состав и количество удобрения должно быть точно просчитано.
Третье. Тестирование. Большинство аквариумистов лишены возможности использовать инструментальные методы исследования. А вот колориметрические тесты продаются сейчас в любом зоомагазине. Под рукой у аквариумиста всегда должны быть тесты для определения pH, KH, Fe, NO2, NO3, NH3/NH4, PO3, CO2, SO4, O2 как воды, так и почвенного раствора. К сожалению, капельные тесты не дают возможности определить степень растворимости отдельных элементов. Далеко не все молекулы, вещества и соединения, особенно органического происхождения, можно определить простыми методами анализа почвенных растворов. Поэтому не будет большой ошибкой, если вы ограничитесь тестированием воды аквариума, и на основании результатов анализа составите представление о процессах, происходящих в грунте.
Четвертое. Какие добавки использовать? Тут я не даю никаких точных рекомендаций. Исходя из того, что каждый аквариум индивидуален, выбор удобрений определяется на основе множества факторов, определяющих условия в аквариуме. Нельзя однозначно отвергать применение азотсодержащих удобрений, например, сульфата аммония или нитрата калия. Кислая соль сульфата аммония способствует растворению трудно растворимых веществ в грунте. Захват калия клеткой активизирует в том числе и ионы нитрата. А вот многие сторонники внесения только железосодержащих удобрений, да еще согласно предписанию производителя, в скором времени сталкиваются с появлением водорослей и неважным ростом растений. Конечно, если в вашем аквариуме живут две людвигии и чахлый анубиас, тогда недостатка азота у вас никогда не будет (да еще большинство любителей перекармливают рыбу). Но в аквариумах, о которых идет речь в этих статьях, с большим количеством активно вегетирующих растений, дефицит калия и азота - дело неизбежное и легко прогнозируемое. Из этого следует, что компоненты смеси подбираются индивидуально для каждого аквариума в оптимальной форме, концентрации и количестве.
Пятое. При использовании питательных смесей грунт аквариума не должен быть слишком мелким, во избежание его слеживания и возникновения анаэробных участков. Обратите внимание, что речь идет не об анаэробной зоне грунта, предусмотренной в некоторых случаях в специальных аквариумах для выращивания растений, а именно о участках и зонах грунта, в которых начинаются процессы гниения, быстро распространяющиеся по всей площади и во все слои грунта. Я использую в качестве грунта мелкую однородную гальку. Одну треть перемешиваю с удобрениями, две трети засыпаю сверху.
Шестое. Независимо от того, какой грунт вы используете, обогащенный или естественно заиленный, для обеспечения нормального газообмена, вертикального перемешивания, температурного режима, нужно использовать донный обогреватель.
Седьмое. Чистка грунта. Чистить грунт нужно начинать с того момента, когда редокс-потенциал начинает понижаться. При этом растения должны иметь здоровый вид и показывать удовлетворительный рост. Если нет возможности померить редокс, можно определить этот момент по расходу и насыщению воды кислородом в утренние и вечерние часы. Насыщение кислородом воды к концу светового дня должно достигать 8-10мг/л при температуре 24-25°C. Ни в коем случае нельзя чистить грунт методично по графику, допустим, один раз в неделю. Грунт нужно чистить столько раз, сколько нужно. Это может быть и один раз в неделю или в десять дней, а может быть и каждый день. И речь идет не об исправлении ошибок, а о нормальном обслуживании своего аквариума. У меня бывали случаи, когда я не чистил грунт месяцами. Но, как правило, эту процедуру приходится проводить чаще. Естественно, необходимость чистки грунта определяется не на глаз, а см. выше. Важно еще знать, что внесение удобрение в грунт после чистки не дает ощутимых результатов.
Назад
