Водоростева фільтрація в рифових акваріумах

З сучасним утриманням рифів все більше людей хочуть фільтрувати свої акваріуми так само, як фільтруються всі природні рифи (а також озера та річки), тобто за допомогою водоростей.

• Водоростеві скрубери (ATS)
• реактори Chaeto (водоростеві реактори)
• Рефугіуми (“сховища”)

Як працює водоростева фільтрація

Найпростіша концепція природної фільтрації водоростями полягає в наступному: Водорості поглинають “погані” речовини (аміак, нітрити, нітрати, фосфати, CO2, метали) з води, а “хороші” (частинки їжі) залишають у воді. Дуже важливо розуміти різницю і знати, що рибні відходи вважаються харчовими частинками для коралів.

Ви можете подумати про приготування стейка на грилі, і ця їжа буде “хорошою”, але дим, який піднімається від неї, буде “поганою” річчю. Так, чим більше стейка ви приготуєте і з’їсте – це добре, але чим більше диму – це погано. Звичайно, ви можете зняти стейк з гриля, і це прибере дим, але тепер у вас немає їжі. Тому рішення полягає в тому, щоб придбати вентилятор, який видалить тільки дим, але залишить їжу. Саме так працює водоростева фільтрація; вона видаляє дим, але залишає їжу.

Різниця між скруберами, реакторами і рефугіумами полягає в умовах, які вони дають водоростям для росту.

Всі океани, рифи, озера і річки природним чином фільтруються за допомогою фотосинтезу водоростей. Це означає, що водорості роблять всю фільтрацію цих вод. Ось чому водорості лежать в основі всього водного харчового ланцюга, і чому біомаса водоростей перевершує біомасу всіх водних істот разом узятих 10 до 1. Але для того, щоб водорості могли поглинати поживні речовини з води, водорості повинні рости. А щоб швидше поглинати поживні речовини, водорості повинні рости швидше. Це означає для вас більш швидку фільтрацію.

Нас часто запитують, який пристрій для фільтрації водоростей є “найефективнішим”. Всі макроводорості працюють в основному однаково, хімічно. Всі вони використовують світло, фотосинтетично, для поглинання поживних речовин (аміак, нітрити, нітрати, фосфати, CO2, метали, погано!) і для вирощування біомаси (добре!). Точнісінько як дерева. Так, ви все правильно почули: Поживні речовини – це “погано”. Не плутайте їх з “харчуванням”, тобто їжею.

Поживні речовини – це погано; харчування – це добре. Не я придумав цю систему назв, тому, будь ласка, не кричіть на мене, коли вона заплутається.

• Хаето: Це прізвисько для макроводорості Chaetomorpha, і вимовляється як Кай-Той. Вона схожа на зелену подушечку для чищення посудомийної машини і не має “коріння”, тому не прикріплюється до твердих поверхонь і може розпастися і змитися. Вона росте тільки в солоній воді і не їсться багатьма рибами.
• Зелені водорості: Її прозвали макроводоростю GHA, і вона має “коріння”, які прикріплюються до твердих поверхонь, щоб не змиватися. Її їдять майже всі травоїдні, особливо окуні.
• Макро: Це коротка назва макроводоростей. Любителі зазвичай мають на увазі зелені водорості, коли говорять про них, але технічно макроводорості – це всі види водоростей, які ми культивуємо, і їх не слід плутати з “мікроводоростями”, які роблять воду зеленою. Ніхто не вирощує мікроводорості спеціально в хобі. Тільки макроводорості.
• Слиз: Суцільні водорості, що ростуть макроводорості, від яскраво-зеленого до коричневого або чорного кольору, які прикріплюються до твердих поверхонь, але не дуже надійно. Тут не буде розглядатися.

Який пристрій для фільтрації водоростей найбільш ефективний?

Способи (або пристрої), за допомогою яких ми культивуємо і вирощуємо водорості, є важливими моментами, про які акваріумісти хочуть знати і враховувати при створенні своїх систем. Існують деякі біологічні відмінності між способами або пристроями, але більш важливими є розмір, очищення, вартість і безпека систем; тому ми розглянемо саме ці питання.

• Рефугіуми: Традиційний метод культивування/вирощування водоростей. Зазвичай він вирощує GHA повільно, у великому просторі та з невеликим освітленням. Він не використовує турбулентний інтерфейс повітря/вода.
• Скрубери для водоростей: Також називається скрубером для очищення дерну, або скрубером для очищення дерну від водоростей (ATS), або для деяких пристроїв, які ми виробляємо, висхідним скрубером для очищення водоростей (UAS). Це пристрій, який дозволяє повітрю і воді взаємодіяти, створюючи турбулентний інтерфейс повітря/вода, як хвилі на пляжі; він вирощує зелені волосяні водорості або слиз, які прикріплюються до твердих поверхонь, і має світло, яке викликає їх ріст.
• Реактори Чаето: Пристрій, через який протікає вода, в якій росте чато. Також відомий як “водоростевий реактор”. Реактор чато не пропускає повітря; тільки воду, і ці реактори зазвичай мають кришку, прикріплену гвинтами, щоб утримувати воду всередині і повітря назовні. Всередині або зовні реактора розміщується лампа. (“Реактор” означає просто контейнер.

Ви можете модифікувати рефугіум, щоб він став реактором, а з більшою кількістю модифікацій ви можете зробити його скрубером. Але тоді це вже не буде рефугіум.

По-перше, безпека. Всі рефугіуми зроблені своїми руками, тому переконайтеся, що світло не може впасти у воду або бути розбризканим, а це дві речі, які трапляються найчастіше. Світильники для скруберів та реакторів також повинні бути дуже сухими або занурювальними. Найчастіше вони виходять з ладу, коли використовуються китайські “водонепроникні” світильники. Ці світильники, що кріпляться на болтах, були зроблені для садів і внутрішніх двориків з періодичним дощем; вони зовсім не водонепроникні, і насправді навіть не водостійкі. Найгірше те, що вони підводять побутову мережу напругою 120 або 240 вольт прямо до води. Якщо ви впустите ці ліхтарі у воду, вони одразу ж закоротять, а сольові бризки можуть потрапити всередину протягом декількох місяців. Тому тримайте їх дуже сухими.

Відмінності в типах фільтрів

Біологічно, чим швидше ростуть водорості, тим швидше вони поглинають поживні речовини (аміак, нітрити, нітрати, фосфати, CO2, метали, погано!) з води. Як тільки ви видалите водорості з вашої системи, поживні речовини зникнуть (добре!), поки ви знову не годуватимете тварин, що змусить їх виробляти більше поживних речовин. Або, якщо Ви згодовуєте водорості Вашим рибам, поживні речовини залишаються у Вашому організмі, але Вам не потрібно додавати їх більше шляхом годування.

• Освітлення: Як правило, чим сильніше світло, тим більше фотосинтез і фільтрація, до певної міри. Якщо воно занадто сильне, ви отримуєте “фотоінгібування”, яке зупиняє ріст. Але майже у всіх ситуаціях з саморобними і покупними фільтрами світло може бути сильнішим. Скрубери, як правило, мають найсильніше освітлення, за ними йдуть реактори, а потім рефугіуми.

• Товщина росту: Коли ріст стає занадто густим, він блокує світло і воду від потрапляння всередину росту, в результаті чого внутрішні частини гинуть і повертають поживні речовини назад у воду. Це не повертає хороші речі назад у воду; це ставить погані поживні речовини через бактеріальний розпад росту. Товщина водоростей є основною причиною того, що фуга фільтрує так повільно і тому вимагає найбільшого простору. У будь-який момент часу більша частина “кулі” приросту в фузі не знаходиться під світлом, тому вона не росте і не фільтрується. Або ще гірше, внутрішня частина приросту гине в темряві. Тому ви компенсуєте це використанням дуже великих розмірів, іноді половиною цілого відстійника. Реактори обмежують товщину росту до розміру контейнера реактора, а скрубери тримають ріст дуже тонким, обмежуючи його поверхнею прикріплення.

• Потік води: знайомий більшості любителів, хороший потік води необхідний для надходження поживних речовин до водоростей. Течія, як правило, відсутня в рефугіумах, але сильніша в реакторах і дуже сильна в скруберах.

• Турбулентність на межі розділу повітря/вода: На додатковому етапі, щоб принести більше поживних речовин до водоростей, поверхня розділу між повітрям і водою знімає “прикордонний шар” з водоростей, дозволяючи більшості поживних речовин потрапляти до водоростей. Чим тонший шар води, тим краще, аж до “нульової” товщини повітряних бульбашок, які фізично натирають водорості. Тільки скрубери використовують інтерфейс повітря/вода: Скрубери у вигляді водоспаду та горизонтальної річки використовують проточну воду, а бульбашкові скрубери з висхідним потоком використовують бульбашки повітря. Більш детальну інформацію про це можна знайти в книзі Уолтера Ейді “Динамічні акваріуми”.

Реактори Шатео проти водоростевих скруберів

• Розмір: Реактор шатео повинен бути набагато більшим, ніж скрубер для водоростей, і саме тому Ви бачите їх високими у відстійнику. Багато акваріумів з морською водою мають великі відстійники і навіть спеціальні рибні кімнати, тому це може не бути проблемою. Завдяки експериментальним результатам окремих акваріумістів, які використовували реактори Хаето протягом останніх кількох років, і завдяки багатьом тисячам акваріумістів, які використовували водоростеві скрубери протягом останніх десяти років, було помічено, що реактор Хаето повинен бути в 4-8 разів більшим за фізичний розмір водоростевого скрубера, щоб забезпечити однакову швидкість фільтрації (швидкість видалення поживних речовин). Я особисто використовую цифру 5, щоб визначити, наскільки реактор повинен бути більшим за скрубер.

• Посів: Реактор з водоростями потрібно засіяти невеликою кількістю водоростей, або з іншого акваріума, реактора, або з Вашого останнього врожаю (тобто, Ви не збираєте все), тоді як водоростевий скрубер буде самозасеватися з невидимих водоростевих клітин у воді. При самосіві водорості скрубери зазвичай починають рости зі слизу, і це іноді переходить у ріст зелених водоростей, залежно від поживних речовин у воді. Будь-яке зростання видаляє поживні речовини з води.

• Збір врожаю: Для реактора з чато, ви розбираєте реактор, як правило, відкручуючи кілька гвинтів у верхній частині контейнера, а потім витягуючи трубку або раму з контейнера; потім наріст чато видаляється з рами і рама замінюється назад в контейнер, а кришка і гвинти ставляться на місце. Оскільки чато не прикріплюється до поверхні, ви можете отримати розбиті шматочки чато, які потрапляють у ваш резервуар або відстійник, коли ви збираєте урожай; фільтруючий екран в реакторі може зменшити це.

• Конструкція водоспаду матиме екран, який ви знімаєте з труби; іноді знімається вся труба, а іноді труба знаходиться в контейнері, який потрібно спочатку відкрити.
• Конструкція з бульбашковим висхідним потоком має принаймні частину контейнера під водою, яку ви піднімаєте з води.

• Годування: Годування риб з росту дозволяє рибам харчуватися природним чином, і Вам не потрібно купувати і додавати корм у воду (що створює більше поживних речовин). Дуже мало акваріумних тварин їдять хаето, але більшість з них їдять зелені водорості. Нарости можна збирати і давати рибам вручну, або ж відкрити фільтр і помістити їх у воду, щоб риби могли їсти з нього. Якщо це скрубер з бульбашковим висхідним потоком, іноді з циркуляційних отворів буде достатньо потоку, щоб риби навчилися просто їсти звідти. Або, звичайно, Ви можете просто відкрити пристрій і впустити риб всередину (попередньо вимкнувши лампи освітлення).

• Заростання: Остання відмінність – це заростання водоростей на самих водоростях. Хаето – це повільно зростаючий вид водоростей через його товсту целюлозну структуру, і якщо умови сприяють більш швидкозростаючим водоростям, ви отримаєте зелені волосяні водорості, які прикріплюються до верхньої частини хаето, в результаті чого хаето блокується від світла і течії, і, врешті-решт, призводить до того, що хаето гине і гниє. Не існує простого способу витерти зелені водорості з чато; замість цього чато потрібно просто збирати раніше. Для водоростевих скруберів ріст зелених водоростей поверх інших зелених водоростей – це те, як працюють скрубери в першу чергу, тому ранній збір не потрібен.

• Поживні речовини: Вони є “поганими” і визначаються як неорганічні, а не органічні речовини. Слово “поживна речовина” іноді плутають з “харчуванням”, і в ресторанах ці слова можуть означати одне й те саме, але для акваріумістів вони абсолютно різні. Частинки органічного харчування в основному видимі, але неорганічні поживні речовини невидимі, а для акваріумів ці поживні речовини є видимими:

• Аміак / амоній
• Сечовина (сеча)
• Нітрити
• Нітрат
• Фосфат
• Залізо
• CO2

• Органічні речовини: Це частинки їжі, і більшість з них досить великі, щоб їх можна було побачити (і не мають нічого спільного з “органічними” продуктами в продуктових магазинах). Це можуть бути яблука, гранули, норі, креветки, пластівці, арахісове масло, какашки, слиз, листя, гілочки, риб’яча ікра та інші види детриту, всі вони з’їдаються/споживаються певним видом організмів. Органічні речовини, як правило, дуже помітні в концентрованому вигляді, і тільки після того, як вони перетравлюються довгим ланцюжком тварин і бактерій, органічні речовини стають невидимими неорганічними речовинами (це називається “ремінералізацією”, тому що вони знову стають основними мінералами). Органічні частинки їжі (які включають детритні відходи) можуть бути великими, малими або розчиненими, і якщо вони розчинені у воді, то вода може бути каламутною або прозорою. Наприклад, якщо взяти слиз (їжу коралів) і змішати його з водою, то розчинена органіка буде невидимою. Природні рифи дуже сильно завантажені органікою, особливо вночі; іноді нічний дайвер не бачить власної руки через те, що світло фотоапарата відбивається від густої маси частинок. Озера ще більш забруднені; іноді ви не можете побачити більше метра під водою при повному денному світлі. Однак власники акваріумів, як правило, хочуть мати неприродно “чисту” воду, де всі природні частинки їжі були видалені. Водоростева фільтрація дозволяє видалити з води всі погані неорганічні речовини, не видаляючи при цьому хороші органічні частинки їжі.

• Лужність: Лужність і CO2 зазвичай мають справу з акваріумами, але їх зв’язок з реакторами і скруберами не є очевидним, поки Ви не знаєте, на що звертати увагу. Водорості використовують вуглець для побудови нових клітин, і, як і будь-який організм, водорості вважають за краще використовувати найпростіші його джерела. Для водоростей найпростішим джерелом вуглецю є розчинений у воді CO2, оскільки вуглець відносно легко відокремлюється від кисню. Однак у повітрі в приміщенні міститься небагато CO2, і ще менше його розчиняється у воді дуже легко. CO2, який розчиняється у воді, робить це дуже повільно. Отже, якщо водорості ростуть (фільтрують) швидко, вони починають споживати розчинений СО2 (щоб отримати вуглець) з води швидше, ніж СО2 розчиняється у воді з повітря в приміщенні. Таким чином СО2, а точніше вуглець, стає лімітуючим і уповільнює ріст (фільтрацію). Так що ж водорості використовують як запасний план, коли розчинений СО2 закінчується? Лужність.

Лужність в акваріумах походить від бікарбонату HCO3- та карбонату CO3-2, які містять вуглець, але водоростям важче отримати вуглець, ніж просто CO2. Тому, якщо водорості швидко ростуть (фільтрують), вони починають споживати луг, щоб отримати вуглець. Океани, рифи та озера мають дуже постійну швидкість росту водоростей (вона практично завжди висока) і великий запас лугу, тому луг вже знаходиться в точці рівноваги і його рівень не зазнає значних змін (більше інформації тут).

Але в акваріумах може спостерігатися дуже значне збільшення росту водоростей, якщо швидко зростаючий реактор або скрубер споживає багато поживних речовин; і, звичайно, луг обмежений. Тому зміни рівня лугу можна легко виміряти в акваріумах з сильною водоростевою фільтрацією, і саме в цьому полягає різниця між водоростевими фільтрами. Реактори Хаето побудовані таким чином, щоб не пропускати повітря, і, таким чином, єдиним доступним розчиненим CO2 є той, який вже розчинений. Таким чином, швидко зростаючий хаето-реактор почне споживати луг, іноді до 1,0 балів на день, і в міру того, як рівень лугу падає, відбувається ріст і фільтрація водоростей, оскільки молекули вуглецю недоступні клітинам водоростей.

• Комбінування фільтрів: Останнє зауваження щодо комбінування типів фільтрів: Оскільки водорості видаляють багато поживних речовин з води, коли Ви чистите/збираєте фільтр, Ви отримуєте менше водоростей, що означає меншу фільтрацію. Тому рекомендується мати кілька фільтрів, якщо це можливо; наприклад, якщо ви збираєтеся вибирати між одним більшим і двома меншими фільтрами, придбайте два менших. Таким чином, ви зможете зібрати урожай з одного, а інший залишити для продовження росту і фільтрації. Однак не рекомендується поєднувати різні типи фільтрів; не ставте реактор зі скрубером, або скрубер з фугою і т.д., тому що сильніший фільтр буде конкурувати зі слабшим за поживні речовини, і в кінцевому підсумку ви просто будете годувати слабший фільтр сильнішим. Як правило, скрубер сильніший за реактор, а реактор сильніший за фугу.

Висновок

Сподіваємося, що ця базова інформація допоможе тим, хто хоче запустити сучасний рифовий акваріум з природною фільтрацією.

Source: www.reef2reef.com