Без кейворду

Необхідність дихати, частина 3: реальні акваріуми та реальне значення

У цій заключній статті з моєї серії з трьох частин, присвячених динаміці кисню в рифових акваріумах, я..:

• Представлю дані, отримані шляхом вимірювання функціонування та довгострокових результатів встановлених акваріумів різних розмірів та конфігурацій.
• Покажу короткостроковий вплив на ці ж системи різних пристроїв або маніпуляцій.
• Включити дані про динаміку кисню в транспортних мішках і численних інших системах, виміряні в різних місцях і в різний час.
• Обговорити різні компоненти, які є основними гравцями в динаміці кисню та їх відносну важливість з точки зору “середнього” рифового акваріума.

Разом з попередніми частинами серії я почав розуміти деякі середні значення кисню в різних ємностях з морською водою та динаміку стану кисню в закритих системах. Моя мета полягає в тому, щоб окремі акваріумісти могли використовувати цей набір даних для аналізу своїх власних систем шляхом порівняння та внесення будь-яких відповідних або необхідних змін для забезпечення здоров’я своїх систем у неволі або практики транспортування шляхом підтримання адекватного рівня кисню у воді.

Методи цього експерименту подібні до тих, що представлені в моїй попередній статті на цю тему (Borneman 2005a,b). При моніторингу рифових акваріумів кисневий зонд розташовувався в одному і тому ж місці для кожного вимірювання, з вимогою, щоб вода, що протікає повз зонд, відповідала мінімальному рівню, необхідному для отримання точних показань. Перед тим, як витягти зонд, було зроблено ще одне вимірювання шляхом ручного переміщення зонда вперед-назад у воді, щоб переконатися, що показання були узгодженими.

Використані резервуари

Резервуар 1: “Резервуар з рибою-клоуном”

Розмірстандартний 10-галонний скляний акваріум Потік води: дві силові головки Aquaclear 201 (Rolf C. Hagen, Inc.) Освітлення: дві компактні лампи по 65 Вт (одна синя, одна біла) Субстрати6 см арагонітового піску, приблизно 15 фунтів живого каменю Основні присутні тваринип’ять равликів Trochus, десять равликів Nassarius, дві молоді особини Amphiprion percula, одна Entacmaea quadricolor Корали: Isaurus sp., Protopalythoa sp., Psammacora sp., Tubastraea sp., Zoanthus sp., Pavona sp., Pocillopora sp., Acropora sp. Фільтраціянемає (випробування 1); скіммер CPR BakPak (CPR Aquatic, Inc.) (випробування 2)

Резервуар 2: “Puffer Tank”

Розмір: стандартний 75-галонний скляний акваріум Потік води: дві силові насадки Maxi-Jet 1200 (Aquarium Systems, Inc.) Освітлення: два 55-ватних компактних світильника (один синій, один білий) (CurrentUSA) Субстрати8 см арагонітового піску, приблизно 80 фунтів живого каменю Основні присутні твариниодин Diodon holocanthus, один Salarias fasciatus, один Ctenochaetus strigosus, один Entacmaea quadricolor Корали: Psuedopterogorgia sp., Scolymia sp., Protopalythoa sp., Zoanthus sp., Anthelia sp., Isaurus sp., Capnella sp. Фільтрація: Скімер CPR BakPak (CPR Aquatic, Inc.) (тест 1); установка ATS (Inland Aquatics) та скімер Remora HOB (Aqua C, Inc.) (тест 2)

Резервуар 3: “Основний рифовий резервуар”

РозмірСистема з декількома резервуарами, загальний об’єм приблизно 600 галонів Потік водидва насоси 6060 та два 6000 Turbelle Stream (Tunze USA), два насоси Rio Seio M1-1500 (TAAM, Inc.), 40-галонний резервуар, що живиться від Ampmaster 2100 (Dolphin Aquarium and Pet Products, Inc.) Освітленняденний цикл: одна металогалогенна 1000-ватна, дві 400-ватних металогалогенних (Sunlight Supply, Inc.); нічний цикл: одна 250-ватна металогалогенна (Sunlight Supply, Inc.), дві 65-ватних компактних лампи (білого кольору) (Lights of America, Inc.), три 1-ватних світлодіода (синього кольору) Субстрати: 5-15 см арагонітовий пісок, приблизно 300-400 фунтів живого каменю, щебінь живого каменю Основні присутні тварини: 500 равликів (Turbo sp., Trochus sp.,), 26 риб, три Entacmaea quadricolor, Aiptasia spp. Корали: Більше 80 видів і кілька сотень колоній Фільтрація: Інжекційний скімер MR-2 Beckett (My Reef Creations), фільтр з активованим вугіллям (Ocean Clear 320), генератор озону (OZX-B300T, Enaly Trade Co., Ltd.)

Резервуар 3: “Культурні резервуари”

РозмірСистема з декількома резервуарами, загальний об’єм близько 500 галонів Потік водирозділений потік від Ampmaster 2600 (Dolphin Aquarium and Pet Products, Inc.) з редакторами (KTH Sales, Inc.), два насоси 6060 Turbelle Stream (Tunze USA), два насоси Rio Seio M11500 (TAAM, Inc.), пасивний потік Освітленнярізні для кожного резервуару: чотири флуоресцентні лампи Т5 потужністю 65 Вт, чотири компактні лампи потужністю 65 Вт (біла та синя; біла), три металогалогенні лампи потужністю 175 Вт, дві металогалогенні лампи потужністю 400 Вт, одна металогалогенна лампочка потужністю 1000 Вт Субстративіддалено розташований живий камінь (250 фунтів), щебінь живого каменю, в деяких акваріумах є дрібнозернистий арагонітовий пісок Основні присутні тварини900 равликів (Trochus sp., Astrea sp., Nassarius sp., Cerith sp.); один Zebrasoma flavescens, один Ctenochaetus strigosus)Корали: 30 видів, кілька сотень колоній Фільтрація: інжекторний скімер MR-2 Beckett (My Reef Creations), пасивний фільтр з активованим вугіллям, генератор озону (OZX-B300T, Enaly Trade Co., Ltd.)

Інші вимірювання

Кілька транспортних мішків також використовувались для визначення рівня кисню, присутнього у воді в мішках. Серед них були стандартні пластикові коралові транспортні пакети та “дихаючі” пакети (Evert-Fresh Corp.). Стерильна морська вода, неочищена вода з резервуарів і вода з резервуарів, що містить корали, вимірювалися шляхом їх упаковки в “ковпак” з атмосферним повітрям. Пакети були поміщені в тонкий пластиковий посуд, щоб підтримувати їх у вертикальному положенні під час проведення вимірювань. Кисневий зонд був поміщений всередину мішка разом з тефлоновою мішалкою, і мішок був щільно закритий за допомогою парафінової плівки та стрічки для запобігання повітрообміну. Потім весь посуд, мішок і зонд помістили на магнітну мішалку, щоб створити достатній рух води для реєстрації рівнів кисню.

Різноманітні інші точкові зчитування та вимірювання були зроблені на інших резервуарах. Вони представлені як вказівки на потенційну варіацію між резервуарами та для надання інформації про специфічний вплив організмів або умов на рівень кисню в контейнерах з морською водою. Більшість з цих показників були взяті з демонстраційних резервуарів у роздрібних магазинах, демонстраційних резервуарів на конференції IMAC 2005 року в Чикаго та з транспортних мішків. Інші показники були записані на місцевому об’єкті оптової торгівлі коралами, в десятигалонному резервуарі зі старою морською водою і 27 г (великою жменею) водоростей Chaetomorpha sp. та в п’ятнадцятигалонному резервуарі, що містив лише шматок живого каміння.

Резервуар 1 (резервуар з рибою-клоуном)

На рисунку 1 показано динаміку кисню в резервуарі 1 в режимі роботи без скімера. На рисунку 2 показано динаміку кисню в резервуарі 2 з працюючим скіммером.

Рисунок 1. Динаміка вмісту кисню в резервуарі 1 без працюючого скімера. Стрілками вказані помітні фактори, які змінили рівень кисню. Пропуски в даних вказують на час, коли вимірювання не проводилися.

Рисунок 2. Рівень кисню в резервуарі 1 з працюючим скіммером. Стрілками вказані помітні фактори, що змінили рівень кисню. Пропуски в даних вказують на час, коли вимірювання не проводилися.

Резервуар 2 (відстійник)

На рисунку 3 показано динаміку вмісту кисню в резервуарі 2 під час роботи без скрубера для очищення дерну від водоростей, що працює в режимі зворотного потоку денного світла. На рисунку 4 показано динаміку вмісту кисню в резервуарі 2 з працюючим водоростевим скрубером.

Рисунок 3. Рівень кисню в резервуарі 2 з працюючим скіммером, але без водоростевого скрубера. Стрілки вказують на помітні фактори, які змінили рівень кисню. Пропуски в даних вказують на час, коли вимірювання не проводилися.

Рисунок 4. Рівні кисню в резервуарі 2 з працюючим скімером та скрубером для очищення дерну від водоростей. Стрілками вказані помітні фактори, які змінили рівень кисню. Пропуски в даних вказують на час, коли вимірювання не проводилися.

Резервуари 1 і 2: використання аеротенків вночі

Через виражене збільшення вмісту кисню, спричинене використанням повітряного каменю в гіпоксичному 10-галлонному акваріумі з коралами (Borneman 2005b), я вирішив визначити, який вплив матиме додавання повітряного каменю, що працює від повітряного насоса Rena 400 (Aquarium Pharmaceuticals, Inc.), на акваріуми 1 і 2 в нічний час доби. На рисунку 5 показані результати цього тесту. У резервуарі 1 аеротенк використовувався лише 30 хвилин. Потім він був переміщений до резервуару 2, де залишався всю ніч до 08:00 ранку наступного дня.

Малюнок 5. Рівні кисню в резервуарах 1 і 2 після вимкнення світла і використання повітряного каменю. Зверніть увагу на масштаб часу між двома останніми показаннями. Зелена лінія позначає резервуар 1, а фіолетова – резервуар 2.

Резервуар 3 (головний рифовий резервуар)

На рисунках 6 і 7 показано динаміку вмісту кисню в резервуарі 3 у два різні дні з різницею в кілька місяців.

Рисунок 6. Рівень кисню в резервуарі 3. Стрілки вказують на помітні фактори, що спричиняють зміни в рівнях кисню. Пропуски в даних вказують на періоди, коли вимірювання не проводилися.

Рисунок 7. Рівень кисню в резервуарі 3. Стрілками вказані основні фактори, що вплинули на зміну рівня кисню. Пропуски в даних вказують на час, коли вимірювання не проводилися.

Резервуар 4 (культуральний резервуар)

На рисунках 8 і 9 показано динаміку вмісту кисню в резервуарі 4 в процесі експлуатації в два різні дні з різницею в кілька місяців.

Рисунок 8. Рівні кисню в резервуарі 4. Стрілками вказані помітні фактори, що вплинули на зміну рівня кисню.

Рисунок 9. Вміст кисню в резервуарі 3. Стрілками вказані помітні фактори, що вплинули на зміну рівня кисню. Пропуски в даних вказують на час, коли вимірювання не проводилися.

Інші вимірювання

Я наповнив вузький 15-галонний бак стерильною морською водою і запечатав його верхню частину. Через два дні я додав в бак один шматок живого каменю (приблизно 5 фунтів); верх знову запечатав, і бак залишив не перемішуватися і ізолювати від світла за допомогою чорного паперу на три дні. Після закінчення цього часу я відкрив верхню частину акваріума, почекав кілька годин, а потім увімкнув насадку (Maxijet 1200, Aquarium Systems Inc.), почекав ще кілька годин, а потім розмістив над акваріумом одну 18-дюймову 15-ватну флуоресцентну лампочку. Через кілька годин я прибрав камінь, вимкнув світло і насадку. Вода помутніла приблизно через чотири години, і я продовжував стежити за рівнем кисню протягом наступного дня. Результати показані на рисунку 10. Кожен з відповідних періодів з масштабованою віссю абсцис (час) показаний на рисунках 11-13.

Рисунок 10. Кумулятивний вплив протягом декількох днів одного шматка живого каменю (приблизно 5 фунтів) на п’ятнадцятигалонний бак. Оскільки вісь х не є масштабною, я надав масштабовані графіки (рис. 10-13), щоб показати основні події, що впливають на рівень кисню протягом усього періоду часу.

Рисунок 11. Цей графік показує рівень кисню в п’ятнадцятигалонному резервуарі, заповненому стерильною морською водою і закритому зверху. Потік води не забезпечувався, а резервуар був накритий чорним папером. Через два дні після заповнення стерильною морською водою було додано живий камінь, резервуар знову запечатано, накрито чорним папером і не забезпечено циркуляцію.

Рисунок 12. Цей графік показує рівень кисню в п’ятнадцятигалонному резервуарі.

Рисунок 13. Цей графік показує рівень кисню в п’ятнадцятигалонному резервуарі після видалення живої породи. Протягом чотирьох годин у воді була помітна невелика каламутність, а до 18 години вона стала зовсім каламутною. О 26 годині показники кисню були припинені.

Хетоморфа

Велика жменя водоростей Chaetomorpha sp. була струшена насухо і зважена до 27 г. Наважку водоростей помістили в десятигалонний резервуар, освітлений білою компактною лампочкою потужністю 65 Вт (Lights of America, Inc.). В акваріумі також була встановлена насадка Maxijet 1200 (Aquarium Systems, Inc.), яка була увімкнена на початку тесту і вимкнена через декілька годин. Результати наведені на рисунку 14.

Рисунок 14. Рівень кисню в десятигалонному резервуарі з витриманою морською водою та додаванням водоростей Chaetomorpha sp. при наявності та відсутності світла та потоку води. Зверніть увагу на масштаб між двома останніми показаннями.

Пакувальні мішки

Показання для дихаючого та стандартного поліетиленових пакетів показані на рисунках 1 5-17. На рисунку 17 колонія Porites cylindrica середнього розміру була поміщена в один літр води з резервуару 3 і пакет був запечатаний навколо зонду. Також були протестовані точкові показники для декількох замовлень худоби в мішках, які наведені в Таблиці 1.

Рисунок 15. Вміст кисню в нестерильній воді з резервуару 3, поміщеній в газопроникний “дихаючий” мішок.

Рис. 16. Вміст кисню в нестерильній воді, перелитій з “дихаючого” мішка (рис. 14) в стандартний поліетиленовий транспортний пакет.

Рисунок 17. Вміст кисню в нестерильній воді з повітрям і коралом в дихаючому мішку.
Газ у мішку
місце вимірювання
тривалість перебування в мішку
кисень (% насичення)

Таблиця 1. Показники кисню в різних партіях худоби, упакованої в стандартні пластикові транспортні мішки під киснем або повітрям.

Вплив перемішування та повітряного каменю на нормоксичну морську воду

Щоб перевірити вплив перемішування та повітряного каменю на морську воду при тиску 35 фунтів на квадратний дюйм, я налив один літр свіжоприготовленої морської води в склянку і помістив її на мішалку з великою магнітною мішалкою. Я повернув пристрій так, щоб утворився глибокий вихор, який майже досягав дна склянки. Потім я вимкнув мішалку і дав склянці постояти протягом 30 хвилин. Потім я помістив керамічний повітряний камінь, що приводиться в дію великим повітряним насосом Rena 400 (Aquarium Pharmaceuticals, Inc.), в склянку і забезпечив інтенсивну аерацію води протягом 45 хвилин. Результати показані на малюнку 18.

Рисунок 18. Вплив перемішування, стояння та барботування повітряним каменем на рівень кисню в одному літрі морської води.

Інші рівні кисню в резервуарах

Рік тому я вимірював рівні кисню в окремих точках через певні проміжки часу в ряді систем, включаючи роздрібну торгівлю, демонстраційні резервуари IMAC, коралову ферму та резервуар 3. Рівні показані в таблиці 2.

Кисень (% насичення)
Коралова ферма, Х’юстон
Неглибокі акваріуми з великою площею поверхні опівночі (світло вимкнене)
Коралова ферма, Х’юстон
Той самий резервуар, що і вище, опівдні під галогенідними лампами потужністю 400 Вт
Резервуар 3, липень 2004 року
Опівнічне зчитування
Резервуар 3, липень 2004 року
Показання о 16:00
Роздрібний магазин, кораловий резервуар, Х’юстон
Солоність 32 psu
Дисплей постачальника 1, резервуар для молюсків, IMAC
Нещодавно встановлений резервуар, світло не горить
Дисплей постачальника 1, бак �SPS�, IMAC
Нещодавно встановлений резервуар, скіммер та циркуляційні насоси, без світла
Дисплей постачальника 1, кутовий бак, IMAC
Нещодавно встановлений резервуар, низька циркуляція, мішки плавають і покривають поверхню води
Вітрина постачальника 2, резервуар “SPS”, IMAC
Налаштований на три години з 250 Вт металогалогенними лампами, циркуляція
Дисплей постачальника 3, новий танк, IMAC
Без світла, без циркуляції, свіжо додана вода, без худоби
Дисплей постачальника 3, бак на 90 галонів, IMAC
Налаштування на дві години, без світла, скіммер
Дисплей постачальника 4, бак �SPS�, IMAC
Нещодавно встановлений бак, тільки циркуляція води
Дисплей постачальника 4, �LPS, м’який кораловий резервуар
Щойно налаштований, лише циркуляція води
Дисплей постачальника 5, кубічний акваріум, IMAC
Живий камінь, риба-ангел, вогні T5, циркуляція
Дисплей постачальника 6 1
Горгонічна та каламутна вода, без світла та циркуляції
Стенд 6 продавця 2
Каламутна вода, щойно залита в акваріум

Результати цієї роботи показують, що динаміка кисню в рифових акваріумах, в цілому, відповідає закономірностям, подібним до тих, що спостерігаються на коралових рифах (рис. 19).

Рисунок 19. Динаміка кисню в карибському кораловому рифі. Рівень насичення киснем залежить від температури, але червона лінія вказує на середнє значення насичення для більшості коралових рифів. Зверніть увагу на дисперсію між днями і різними частинами рифу. Ця дисперсія також спостерігається в рифових резервуарах. Графік адаптовано з Adey and Steneck (1985).

Як і на рифах, фотосинтез призводить до швидкого збільшення рівня кисню протягом декількох годин після “сходу сонця”, незалежно від того, чи використовується сонячне або акваріумне освітлення. Подібність між рифами та акваріумами є ще більш вираженою, враховуючи, що коралові рифи можуть стати гіпоксичними вночі (Borneman 2005a). Варіації між рифами і між різними рифовими акваріумами також схожі, як показують результати моїх досліджень, представлені в цій статті.

Багато факторів можуть впливати на рівень кисню в рифових акваріумах. Очевидно, що солоність і температура є основними компонентами фізичної здатності морської води утримувати кисень. Відносні швидкості дихання та первинної продукції рослин і тварин значно відрізняються в різних акваріумах. Загальна біомаса і швидкість метаболізму організмів сильно впливають на вміст кисню в замкнутих об’ємах води. Кисневе мікросередовище в різних зонах акваріума, наприклад, в межах колонії коралів або між живими каменями, тут не перевірялося. Цілком ймовірно, однак, що в таких просторах є ділянки з набагато меншим вмістом кисню, ніж у верхній або середній частині відкритої товщі води, подібно до того, як це спостерігається на коралових рифах. Змив і потік товщі води в такі простори має важливе значення для підтримки рівня кисню в них, і це підкреслює важливість течії води в акваріумах.

Що стосується факторів, протестованих в цій статті, які впливають на рівень кисню, я використовував наявність або відсутність білкових скімерів, водоростевого скрубера, силових головок і циркуляційних насосів, повітряних каменів і світла (за рахунок фотосинтезу), щоб визначити їх ефективність при підвищенні або підтримці рівня кисню в акваріумах. Я також перевірив їх вплив на гіпоксичну і нормоксичну воду і дослідив вплив повітря, що знаходиться над водою, герметизуючи резервуари або контейнери і вимірюючи різницю між атмосферним і чистим кисневим середовищем над водою.

Обговорення резервуару 1

Десятигалонний резервуар з рибами-клоунами був створений як система, що не знежирюється, з тим, що я вважаю середньою щільністю організмів для резервуару такого розміру. Я припустив (помилково), що кисень підтримується на високому рівні завдяки використанню двох силових головок, які перемішують поверхню води. Однак, як тільки світло згасло і фотосинтез припинився, рівень кисню швидко впав з високого 78,7% насичення до гіпоксичного низького 16% насичення. Рівень кисню був, очевидно, досить низьким, щоб щоночі риби-клоуни залишали свою анемону і займали позицію під поверхнею води безпосередньо над силовою головкою. Занепокоєний, я відстежував зміни рівня кисню вночі, використовуючи повітряний камінь. Кисень швидко і різко підвищився. Тоді я додав до резервуару скімер, в результаті чого кисень тепер підтримується на значно вищому рівні, коливаючись від максимального 130% насичення до мінімального 81,2% насичення. Однак, тільки коли вмикається світло, кисень досягає насичення або стає перенасиченим. Примітно, що існує період на початку дня, коли рівень кисню є максимальним, з депресією до злегка перенасичених рівнів протягом дня. Також помітним є невелике, але помітне падіння рівня кисню відразу після годування. Це вимірювання проводилося неодноразово і є стабільним.

Обговорення резервуару 2

75-галонний резервуар, в якому утримується велика риба-пухнастик, обслуговується за допомогою невеликого скімера та двох напірних головок, і в ньому використовується така ж кількість освітлення, як і в резервуарі 1, набагато меншому за розміром. Рівень освітленості в цьому акваріумі досить низький, незважаючи на те, що в ньому міститься багато здорових і зростаючих видів зооксантелатів. Я не очікував, що в цьому резервуарі вміст кисню буде близьким до насичення, і мене особливо турбував стан кисню в нічний час. Пікові значення становили 75,4% насичення, але на диво знижувалися лише до 63,2% насичення вночі. Я намагався підвищити нічний рівень кисню, включивши водоростевий скрубер з дерну, що працює на фотоперіоді “зворотного денного світла”. Ефект помітний: рівень кисню швидко зростає, як тільки вмикається світло скрубера. Було зафіксовано аномально низький показник 63% насичення о 3 годині ночі, але це могло бути наслідком неправильного калібрування датчика або випадкового натискання на ручку калібрування в темній кімнаті о 3 годині ночі. Я повторно заміряв рівень в резервуарі в той же час в дві інші ночі і не виявив такого низького рівня, він був в межах 70-80% насичення. Слід також зазначити, що нещодавно доданий водоростевий екран дуже слабо розвинений і ще не підтримує пишну популяцію дерну. Тому я очікую, що рівень кисню значно підвищиться в міру розвитку цих водоростей, і інші системи, що використовують скрубери для очищення дерну, підтверджують це очікування (Adey and Loveland 1998).

На відміну від резервуару 1, додавання повітряного каменю не впливає на рівень кисню в цьому резервуарі так драматично, як у меншому резервуарі. Хоча це очікувано, враховуючи різницю в об’ємі води, навіть після дев’яти годин не спостерігається значного підвищення рівня кисню порівняно зі значеннями, які мають місце без повітряного каменю. Як і у випадку з резервуаром 1, невелике зниження рівня кисню відбувається після годування, яке зберігається протягом декількох годин. Також, як і в резервуарі 1, рівень кисню є найвищим через кілька годин після “сходу сонця” з прогресивним зниженням протягом другої половини дня. Цей резервуар не зовсім досягає насичення і не стає перенасиченим за рахунок фотосинтезу, хоча світло явно забезпечує помітне збільшення вмісту кисню у воді. Я пов’язую нездатність досягти рівня насичення або перенасичення з відносно низькою освітленістю, що надається цьому резервуару.

Обговорення резервуару 3

Система з декількома акваріумами, яка включає мою 600-галонну рифову систему, яскраво освітлюється вдень, а три з п’яти взаємопов’язаних акваріумів освітлюються за циклом “зворотного денного світла”. Система є знежиреною, має сильний потік води і переливний бак, а також багато переливів, які, як я очікував, забезпечать високий рівень кисню у воді протягом дня. Попередньо вимірявши резервуар, я знав, що рівень кисню перенасичений протягом дня і все ще залишається відносно високим вночі. Це відбувається, незважаючи на великі корали та понад 20 риб. Показання, взяті в цьому акваріумі протягом цілих днів, показують рівень кисню, який дуже близький до рівня кисню в товщі води над природними рифами. Як і в інших акваріумах, спостерігається послідовна закономірність: найвищі рівні спостерігаються через кілька годин після “сходу сонця” зі зниженням у другій половині дня. У цій системі не схоже, що скіммінг або насосні головки протоки Тунзе значною мірою впливають на рівень кисню. Депресія дійсно відбувалася після того, як головки вимикалися на кілька годин, але вона не була різкою.

Циклічний рівень кисню підвищується і знижується в першу чергу у відповідь на опромінення, подібно до того, як це відбувається на природних коралових рифах. Я не вимірював рівень кисню вночі без зворотного денного світла, що відбувається, і відповідного очікуваного зниження в нічні години; це вимірювання слід проводити, щоб визначити, скільки кисню забезпечується за рахунок освітлення організмів у відстійнику, рефугіумі та відстійниках у нічний час. Якщо значних змін не спостерігається, я б припустив, що більша частина кисню потрапляє в резервуар через великі площі поверхні декількох резервуарів і численні переливи, вентилятори, що дмуть через воду, а також деякий базовий рівень, викликаний скімером і силовими головками. У цій системі сильний рух води, ймовірно, є важливим для проштовхування насиченої киснем води через багато мікросередовищ, що знаходяться в складній тривимірній структурі рифу.

Обговорення резервуару 4

Резервуар 4 складається з шести з’єднаних між собою резервуарів, кожен з яких має високе співвідношення площі поверхні до об’єму. Потік води забезпечується потужними насосами. Система також має потужну систему знежирення протеїну, а також потужне освітлення. Оскільки система повністю освітлюється вночі і розташована в сонячній кімнаті, значна кількість світла потрапляє в приміщення вдень, коли системи знаходяться “вночі”. Це опромінення може бути частково відповідальним за відносно рівний і менш циклічний рівень кисню, який спостерігається в цій системі, хоча я не можу контролювати цей фактор без затінення багатьох скляних стін і стельових панелей. Я підозрюю, однак, що рівні все одно будуть високими “вночі” через інші фактори, перераховані вище. Рівень кисню в цій системі рідко опускається нижче 90% насичення, і часто перенасичений, хоча і не до такої міри, як я очікував. Оскільки існуючі фрагменти коралів збільшуються в розмірах, я очікую, що рівень кисню збільшуватиметься протягом “дня” і зменшуватиметься “вночі”. Через важливість цієї системи я не хотів експериментувати з маніпуляціями, які могли б поставити під загрозу стабільність або здоров’я його коралів, і які могли б надати деякі цікаві дані про важливість різних факторів у насиченні води киснем.

Дискусія про живий камінь

Очевидно, що “жива скеля” дійсно має значну швидкість метаболізму, що призводить до майже гіпоксичних умов за відсутності світла або газообміну на межі розділу повітря/вода. П’ятнадцятигалонний резервуар, який містив лише один невеликий шматок живої породи і мав низьке співвідношення площі поверхні до об’єму, не швидко набирався киснем, як тільки з’явився потік води і контакт з повітрям у приміщенні. Натомість, крива споживання кисню найбільше зростала при освітленні. Хоча збільшення не таке велике, як у резервуарах 1-4, слід зазначити, що там був лише невеликий шматок породи для виробництва кисню шляхом фотосинтезу, а освітлення забезпечувалося лише однією 18-дюймовою 15-ватною флуоресцентною лампою.

У попередній статті цей же резервуар був швидко насичений киснем за допомогою повітряного каменю і силової головки після того, як він був гіпоксичним за допомогою азоту. Це посилює ефект від використання повітряних каменів у малих об’ємах води, який було виявлено в резервуарі 1. Мабуть, найцікавішим було швидке зниження рівня кисню, яке відбулося після видалення живої породи. Вода в резервуарі помутніла, ймовірно, від бактеріального цвітіння в товщі води, оскільки вода мала запах бродіння. Швидке падіння кисню від бактерій або іншої мікробної флори має очевидні наслідки для транспортних мішків, які часто каламутніють після тривалих перевезень у темних, застійних контейнерах.

Обговорення хетоморф

Мабуть, найцікавішими були результати освітлення невеликих резервуарів, що містять жменьку макроводоростей. У попередній статті в описаному вище п’ятнадцятигалонному резервуарі використовувалася та ж жменька Chaetomorpha, що і в цій статті. У п’ятнадцятигалонному резервуарі, створеному гіпоксичним за допомогою азоту і освітленому однією 15-ватною флуоресцентною лампою, водорості забезпечували мало кисню в резервуар. У десятигалонному резервуарі, описаному в цій статті, опромінення забезпечувалося 65-ватною лампою. До тих пір, поки забезпечувався приплив води, вміст кисню в акваріумі збільшувався лише мінімально, і важко сказати, чи відбулося б таке ж збільшення без водоростей. Однак, як тільки потік води був вимкнений, рівень кисню швидко підвищився. Я вважаю, що це сталося тому, що потік води спричинив втрату значної частини кисню, виробленого водоростями, на межі повітря/вода. За відсутності інших організмів (окрім, очевидно, мікробів), рівень кисню залишався перенасиченим в резервуарі протягом багатьох годин; довше, ніж я міг би очікувати, враховуючи газообмін на поверхні. Зниження ефекту, що спостерігалося раніше в п’ятнадцятигалонному резервуарі, ймовірно, було результатом недостатнього рівня опромінення для максимального стимулювання фотосинтезу. Цей експеримент показує потенціал водоростей при достатньому освітленні і повільній течії, наприклад, в умовах рефугіуму, ефективно підвищувати рівень кисню у воді в резервуарі.

Обговорення пакувального пакета

З наведених тут обмежених результатів випливає, що “дихаючі” мішки дійсно є газопроникними. У цьому експерименті рівень кисню зменшився, але я не намагався визначити відповідне збільшення гіпоксичної води, використовуючи ті ж самі мішки. Крім того, двигун мішалки спричинив нагрівання води в мішку, і на внутрішній поверхні мішка були помічені бульбашки газу. Це може пояснити зниження рівня кисню в дихаючому мішку з часом. На противагу цьому, газонепроникні поліетиленові пакети не набирали і не втрачали кисню. Однак, коли корал середнього розміру помістили в газопроникний мішок, рівень кисню впав від перенасиченого стану до майже гіпоксичних умов протягом семи годин. Porites cylindrica, якщо вже на те пішло, є видом, який не має тенденції виробляти рясний слиз, який міг би забруднити воду в мішку, і, як правило, вважається “хорошим вантажовідправником”. Насправді, вода в мішку залишалася здебільшого прозорою, незважаючи на щогодинне перемішування зондом всередині мішка. Враховуючи швидке і послідовне зниження рівня кисню, здається, що пакування коралів у мішок, наповнений повітрям, може бути хорошим способом забезпечити втрату багатьох видів, якщо тільки переміщення з місця на місце не є досить коротким за тривалістю.

Точкові дані, взяті з численних транспортних мішків, що містять або корали, або равликів, чітко показують, що використання кисню в транспортних мішках забезпечує надлишок кисню у воді, що призводить до перенасичення води в мішках навіть після тривалих періодів часу. Насправді, вода в деяких пакетах містила такі високі рівні кисню, що киснева токсичність може бути проблемою для деяких організмів. На противагу цьому, в транспортних мішках, запечатаних лише атмосферним повітрям, вода негайно почала зменшуватися і стала гіпоксичною через певний час, як і в мішках, що містили чистий кисень. Це очікувано, і слідує за аналогічним зниженням в резервуарах вночі та/або закритих від обміну вода/повітря на межі розділу вода/повітря.

Також викликає занепокоєння надзвичайно низький рівень кисню в мішках, які містили “каламутну” воду, подібну до тієї, що була виявлена в каламутній воді резервуару з живою породою, описаного вище. Я не впевнений, як можна запобігти таким подіям, хоча потенціал газопроникних мішків для поліпшення темпів зниження може бути можливим. Найближчим часом я отримаю корали в газопроникних пакетах після тривалого закордонного транзиту, і я повідомлю про будь-які значні результати, якщо вони будуть, на Кораловому форумі.

Бурхливе обговорення

Ефект від перемішування та барботування за допомогою аерстоуна на нормоксидну воду був досить незначним. Лише надзвичайно енергійне перемішування підвищувало рівень кисню у свіжоприготовленій морській воді до рівня, близького до насичення. Повітряний камінь і потужний повітряний насос не мали значного впливу на нормоксидну воду, навіть якщо використовувався лише один літр води. У поєднанні з результатами, описаними вище, виявляється, що повітряні камені при нормальному використанні мають обмежену здатність збільшувати вміст кисню в морській воді в резервуарах об’ємом від 0,27 до 75 галонів до високого, але перенасиченого значення, можливо, близько 90% насичення, протягом багатьох годин. Аналогічно, рух води шляхом перемішування на мішалці або за допомогою насосів і напірних головок в резервуарах не призводить до насичення киснем, якщо тільки циркуляція не є екстремальною або не відбувається протягом тривалого періоду часу.

Обговорення точкових вимірювань

Численні вимірювання, проведені в різних акваріумах, свідчать про те, що більшість “середніх” акваріумів з циркуляцією, освітленням і “середнім” складом мешканців або свіжозмішаною морською водою підтримують рівень кисню вище гіпоксії, але не є насиченим або перенасиченим.

Висновки та рекомендації

Хоча ця робота не є вичерпною, вона вказує на те, що деякі методи є кращими за інші для підтримки або підвищення рівня кисню. На основі того, що я показав у цій роботі, зроблені наступні висновки та рекомендації:

• Рифові резервуари наближаються до циклічного характеру динаміки кисню, що спостерігається в польових умовах.
• Варіації добових і сезонних циклів є скоріше правилом, ніж винятком на природних коралових рифах, і, схоже, є правилом і в рифових акваріумах.
• Акваріуми можуть ставати і стають гіпоксичними вночі, і такий стан може становити ризик для організмів, що не переносять гіпоксію. Каламутна вода в морських контейнерах і танках викликає занепокоєння, оскільки рівень кисню в ній швидко знижується до дуже низького рівня.
• Газонепроникні мішки, упаковані кисневим ковпаком, призводять до високого рівня кисню у воді навіть протягом тривалих періодів часу. У деяких випадках ці рівні є надзвичайно високими і можуть викликати занепокоєння у чутливих до гіпоксії видів. Газопроникні мішки недостатньо проникні, щоб забезпечити достатній рівень кисню в мішках з живими екземплярами протягом звичайного нічного транспортування.
• Акваріуми можуть бути і стають насиченими або перенасиченими киснем протягом дня, і це відбувається в результаті виділення кисню в результаті опромінення фотосинтезуючих організмів. У жодному випадку насичення або перенасичення не було виміряно без фотосинтезу.
• Повітряні камені та скімери виявляються дуже ефективним засобом насичення киснем малих об’ємів води. Їх вплив на більші об’єми води виявляється меншим. Хоча ефект може бути відносним, великі акваріуми та системи, описані тут, використовували потужні скіммери або повітряні насоси, і для отримання еквівалентної кількості кисню, як це відбувається в малих об’ємах води, швидше за все, знадобляться повітряні насоси або скіммери набагато більші, ніж ті, що зазвичай використовуються акваріумістами. Це включає дані з коралової ферми, де дуже великі скімери комерційного розміру та високі співвідношення площі поверхні до об’єму не змогли отримати воду навіть майже насичену киснем вночі при великій популяції коралів.
• Силові головки та рециркуляційні насоси, схоже, не сильно підвищують рівень насиченості морської води в акваріумах киснем. Замість цього вони, ймовірно, служать для переміщення насиченої киснем води в ті частини акваріума, де вміст кисню локально нижчий внаслідок дихання в акваріумі.
• Використання водоростей в акваріумах зі зворотним денним світлом є ефективним засобом підтримки рівня кисню на нормоксичному рівні в нічний час. Цей ефект виражений навіть у резервуарах і системах, які використовують білкові скімери та повітряні камені.

Adey WH, and K Loveland. 1998. Динамічні акваріуми: створення живих екосистем. Academic Press, NY. 498 сторінок.

Adey WH, and R Steneck. 1985. Високопродуктивні східні карибські рифи: синергетичний вплив біологічних, хімічних, фізичних та геологічних факторів. В: Екологія коралових рифів (M Reaka, ред.), Серія симпозіумів NOAA з підводних досліджень, Вашингтон, округ Колумбія, 3: 163-187.

Source: reefkeeping.com