Без кейворда

Необходимость дышать, часть 3: реальные аквариумы и реальная важность

В этой заключительной статье из трех частей цикла статей о динамике кислорода в рифовых аквариумах я:

• Представлю данные, полученные при измерении функционирования и долгосрочных результатов установленных аквариумов различных размеров и конфигураций.
• Покажу краткосрочное воздействие различных устройств или манипуляций на эти же системы.
• Включу данные о динамике кислорода в транспортировочных мешках и многочисленных других системах, измеренные в разных местах и в разное время.
• Обсудить различные компоненты, которые являются основными игроками в динамике кислорода, и их относительную важность с точки зрения “среднего” рифового аквариума.

Вместе с предыдущими частями этой серии я начал понимать некоторые средние значения кислорода в различных емкостях с морской водой и динамику состояния кислорода в закрытых системах. Моя цель состоит в том, чтобы отдельные аквариумисты могли использовать этот набор данных для сравнительного анализа своих собственных систем и внести любые соответствующие или необходимые изменения для обеспечения здоровья своих систем в неволе или практики транспортировки путем поддержания адекватного уровня кислорода в воде.

Методы проведения данного эксперимента аналогичны тем, которые были представлены в моей предыдущей статье на эту тему (Borneman 2005a,b). При наблюдении за рифовыми аквариумами кислородный зонд устанавливался в одном и том же месте для каждого измерения, при этом требовалось, чтобы вода, протекающая мимо зонда, соответствовала минимальному уровню, необходимому для получения точных показаний. Перед извлечением зонда снимали еще одно показание, вручную перемещая зонд в воде вперед-назад, чтобы убедиться в постоянстве показаний.

Используемые резервуары

Резервуар 1: “Резервуар для рыбы-клоуна”

Размерстандартный 10-галлонный стеклянный аквариум Поток воды: две головки Aquaclear 201 (Rolf C. Hagen, Inc.) Освещение: два 65-ваттных компакта (один синий, один белый) Субстраты: 6 см арагонитового песка, приблизительно 15 фунтов живого камня. Основные присутствующие животные: пять улиток Trochus, десять улиток Nassarius, два молодых Amphiprion percula, один Entacmaea quadricolor. Кораллы: Isaurus sp., Protopalythoa sp., Psammacora sp., Tubastraea sp., Zoanthus sp., Pavona sp., Pocillopora sp., Acropora sp. Фильтрация: нет (тест 1); скиммер CPR BakPak (CPR Aquatic, Inc.) (тест 2)

Резервуар 2: “Puffer Tank”

Размер: стандартный 75-галлоновый стеклянный аквариум Поток воды: две головки Maxi-Jet 1200 (Aquarium Systems, Inc.) Освещение: два 55-ваттных компакта (один синий, один белый) (CurrentUSA) Субстраты: 8 см арагонитового песка, около 80 фунтов живого камня. Основные присутствующие животные: один Diodon holocanthus, один Salarias fasciatus, один Ctenochaetus strigosus, один Entacmaea quadricolor Кораллы: Psuedopterogorgia sp., Scolymia sp., Protopalythoa sp., Zoanthus sp., Anthelia sp., Isaurus sp., Capnella sp. Фильтрация: Скиммер CPR BakPak (CPR Aquatic, Inc.) (тест 1); установка ATS (Inland Aquatics) и скиммер Remora HOB (Aqua C, Inc.) (тест 2).

Резервуар 3: “Главный рифовый резервуар”

Размер: система из нескольких резервуаров, общий объем около 600 галлонов Поток воды: две помпы 6060 и две 6000 Turbelle Stream (Tunze USA), две помпы Rio Seio M1-1500 (TAAM, Inc.), 40-галлонный резервуар с питанием от Ampmaster 2100 (Dolphin Aquarium and Pet Products, Inc.). ОсвещениеДневной цикл: одна 1000-ваттная металлогалогенная лампа, две 400-ваттные металлогалогенные лампы (Sunlight Supply, Inc.); ночной цикл: одна 250-ваттная металлогалогенная лампа (Sunlight Supply, Inc.), две 65-ваттные компактные лампы (белые) (Lights of America, Inc.), три 1-ваттных светодиода (синие). Субстраты: 5-15 см арагонитового песка, приблизительно 300-400 фунтов живого камня, обломки живого камня. Основные присутствующие животные: 500 улиток (Turbo sp., Trochus sp.,), 26 рыб, три Entacmaea quadricolor, Aiptasia spp., два тридакнидных моллюска. Кораллы: Более 80 видов и несколько сотен колоний Фильтрация: Инжекционный скиммер MR-2 Beckett (My Reef Creations), фильтр с активированным углем (Ocean Clear 320), озонатор (OZX-B300T, Enaly Trade Co., Ltd.)

Резервуар 3: “Культурный резервуар”

Размер: система из нескольких резервуаров, общий объем около 500 галлонов Поток воды: разделенный поток от Ampmaster 2600 (Dolphin Aquarium and Pet Products, Inc.) с эдукторами (KTH Sales, Inc.), две помпы 6060 Turbelle Stream (Tunze USA), две помпы Rio Seio M11500 (TAAM, Inc.), пассивный поток Освещение: разное для каждого аквариума: четыре 65-ваттных флуоресцентных лампы T5, четыре 65-ваттных компактных лампы (белые и синие; белые), три 175-ваттных металлогалогенных лампы, две 400-ваттных металлогалогенных лампы, одна 1000-ваттная металлогалогенная лампа. Субстраты: удаленно расположенный живой камень (250 фунтов), обломки живого камня, в некоторых аквариумах – мелкозернистый арагонитовый песок Основные присутствующие животные: 900 улиток (Trochus sp., Astrea sp., Nassarius sp., Cerith sp.); одна Zebrasoma flavescens, одна Ctenochaetus strigosus)Кораллы: 30 видов, несколько сотен колоний Фильтрация: Инжекционный скиммер MR-2 Beckett (My Reef Creations), пассивный угольный фильтр, озонатор (OZX-B300T, Enaly Trade Co., Ltd.)

Другие измерения

Для определения уровня кислорода в воде в мешках также использовалось несколько транспортных мешков. Они включали стандартные пластиковые мешки для транспортировки кораллов и “дышащие” мешки (Evert-Fresh Corp.). Стерильная морская вода, необработанная аквариумная вода и аквариумная вода, содержащая коралл, измерялись путем их упаковки с “пробкой” атмосферного воздуха. Пакеты помещались внутрь тонкого пластикового блюда, чтобы поддерживать их в вертикальном положении во время проведения измерений. Кислородный зонд помещался в пакет вместе с тефлоновым стержнем для перемешивания, и пакет плотно закрывался с помощью парафильма и ленты для предотвращения воздухообмена. Затем вся посуда, пакет и зонд были помещены на магнитную мешалку, чтобы создать достаточное движение воды для регистрации уровня кислорода.

В других аквариумах был проведен целый ряд других точечных измерений. Они представлены в качестве индикаторов потенциальных различий между аквариумами и для получения информации о специфическом влиянии организмов или условий на уровень кислорода в емкостях с морской водой. Большинство этих показаний были взяты из аквариумов-витрин в розничных магазинах, аквариумов-витрин на конференции IMAC 2005 в Чикаго и из транспортных мешков. Другие показания были записаны в местном оптовом коралловом магазине, в десятигаллонном аквариуме с выдержанной морской водой и 27 г (большой горстью) водорослей Chaetomorpha sp. и в пятнадцатигаллонном аквариуме, содержащем только кусок живого камня.

Резервуар 1 (резервуар для рыбы-клоуна)

На рисунке 1 показана динамика кислорода в резервуаре 1 в режиме работы без скиммера. На рисунке 2 показана динамика кислорода в резервуаре 2 с работающим скиммером.

Рисунок 1. Уровень кислорода в резервуаре 1 без работающего скиммера. Стрелками отмечены заметные факторы, которые изменили уровень кислорода. Пробелы в данных указывают на время, когда измерения не проводились.

Рисунок 2. Уровни кислорода в резервуаре 1 с работающим скиммером. Стрелками отмечены заметные факторы, изменившие уровень кислорода. Пробелы в данных указывают на время, когда измерения не проводились.

Резервуар 2 (резервуар для иглобрюхов)

На рисунке 3 показана динамика кислорода в резервуаре 2 при работе без скруббера для очистки водорослевого дерна с обратным световым потоком. На рисунке 4 показана динамика кислорода в резервуаре 2 с работающим скруббером для водорослевого дерна.

Рисунок 3. Уровни кислорода в резервуаре 2 с пеноотделителем, но без работающего скруббера для водорослевого дерна. Стрелками отмечены заметные факторы, которые изменили уровень кислорода. Пробелы в данных указывают на время, когда измерения не проводились.

Рисунок 4. Уровень кислорода в резервуаре 2 с работающим скиммером и скруббером для водорослевого дерна. Стрелками отмечены заметные факторы, изменившие уровень кислорода. Пробелы в данных указывают на время, когда измерения не проводились.

Резервуары 1 и 2: использование аэротрубы в ночное время

Поскольку использование аэртона в гипоксичном 10-галлонном аквариуме с кораллами привело к значительному повышению уровня кислорода (Borneman 2005b), я решил определить, какой эффект окажет добавление аэртона, работающего от воздушного насоса Rena 400 (Aquarium Pharmaceuticals, Inc.), на аквариумы 1 и 2 в ночное время. На рисунке 5 показаны результаты этого теста. В резервуаре 1 воздушный фильтр использовался всего 30 минут. Затем его перенесли в резервуар 2, где он оставался всю ночь до 08:00 утра следующего дня.

Рисунок 5. Уровни кислорода в резервуарах 1 и 2, начиная с момента выключения света и при использовании аэротрубы. Обратите внимание на масштаб времени между двумя последними показаниями. Зеленая линия обозначает резервуар 1, а фиолетовая линия – резервуар 2.

Резервуар 3 (резервуар главного рифа)

На рисунках 6 и 7 показана динамика кислорода в резервуаре 3 в два разных дня с разницей в несколько месяцев.

Рисунок 6. Уровень кислорода в резервуаре 3. Стрелки указывают на заметные факторы, вызывающие изменения в уровне кислорода. Пробелы в данных указывают на время, когда измерения не проводились.

Рисунок 7. Уровни кислорода в резервуаре 3. Стрелками отмечены заметные факторы, которые изменили уровень кислорода. Пробелы в данных указывают на время, когда измерения не проводились.

Резервуар 4 (культурный резервуар)

На рисунках 8 и 9 показана динамика кислорода в резервуаре 4 в два разных дня с разницей в несколько месяцев.

Рисунок 8. Уровни кислорода в резервуаре 4. Стрелками отмечены заметные факторы, при которых изменялся уровень кислорода.

Рисунок 9. Уровень кислорода в резервуаре 3. Стрелками отмечены заметные факторы, которые изменили уровень кислорода. Пробелы в данных указывают на периоды, когда измерения не проводились.

Другие измерения

Я наполнил узкий 15-галлонный аквариум стерильной морской водой и закрыл его верх. Через два дня я добавил в аквариум один кусок живого камня (около 5 фунтов), снова запечатал крышку и оставил аквариум на три дня не перемешиваемым и изолированным от света с помощью черной бумаги. По истечении этого времени я открыл верхнюю часть аквариума, подождал несколько часов, затем включил насадку (Maxijet 1200, Aquarium Systems Inc.), подождал еще несколько часов, а затем поместил над аквариумом одну 18-дюймовую 15-ваттную люминесцентную лампу. Через несколько часов я убрал камень и выключил свет и головку. Примерно через четыре часа вода помутнела, и я продолжал следить за уровнем кислорода в течение следующего дня. Результаты показаны на рисунке 10. Каждый из соответствующих периодов с масштабированной осью x (время) показан на рисунках 11-13.

Рисунок 10. Кумулятивный эффект в течение нескольких дней от воздействия одного куска живого камня (около 5 фунтов) на пятнадцатигаллоновый аквариум. Поскольку ось х не имеет масштаба, я привел масштабные рисунки (рис. 10-13), чтобы показать основные события, влияющие на уровень кислорода в течение всего периода времени.

Рисунок 11. Этот график показывает уровень кислорода в пятнадцатигаллоновой емкости, заполненной стерильной морской водой и закрытой сверху. Приток воды не обеспечивался, и резервуар был закрыт черной бумагой. Живые камни были добавлены через два дня после заполнения стерильной морской водой; резервуар был вновь закрыт, закрыт черной бумагой, и циркуляция воды не обеспечивалась.

Рисунок 12. Этот график показывает уровень кислорода в пятнадцатигаллонном аквариуме.

Рисунок 13. Этот график показывает уровень кислорода в пятнадцатигаллонном аквариуме после удаления живого камня. В течение четырех часов в воде было заметно легкое помутнение, а к 18 часам она стала совсем мутной. В 26 часов показания уровня кислорода были прекращены.

Chaetomorpha

Большая горсть водорослей Chaetomorpha sp. была вытряхнута насухо и взвешена – 27 г. Кучка водорослей была помещена в десятигаллонный аквариум, освещаемый белой 65-ваттной компактной лампой (Lights of America, Inc.). В аквариуме также была установлена насадка Maxijet 1200 (Aquarium Systems, Inc.), которая была включена в начале теста и выключена через несколько часов. Результаты показаны на рисунке 14.

Рисунок 14. Уровень кислорода в десятигаллонном аквариуме со старой морской водой и добавлением водоросли Chaetomorpha sp. с освещением и потоком воды и без них. Обратите внимание на разброс между двумя последними показаниями.

Мешки для транспортировки

Показания для воздухопроницаемых и стандартных пластиковых пакетов показаны на рисунках 15-17. На рисунке 17 колония Porites cylindrica среднего размера была помещена в один литр воды из резервуара 3, а пакет был запечатан вокруг зонда. Также были протестированы показатели точек для нескольких видов скота, помещенных в пакеты, которые представлены в Таблице 1.

Рисунок 15. Содержание кислорода в нестерильной воде из резервуара 3, помещенной в газопроницаемый “дышащий” мешок.

Рисунок 16. Содержание кислорода в нестерильной воде, перелитой из “дышащего” мешка (рис. 14) в стандартный пластиковый транспортный пакет.

Рисунок 17. Содержание кислорода в нестерильной воде с воздухом и кораллом в “дышащем” мешке.
Газ в мешке
место измерения
продолжительность нахождения в мешке
кислород (% насыщения)

Таблица 1. Показатели содержания кислорода в различных партиях скота, упакованного в стандартные пластиковые транспортные мешки, в кислороде или воздухе.

Влияние перемешивания и аэрофона на нормоксическую морскую воду

Чтобы проверить влияние перемешивания и аэротрубы на морскую воду при 35psu, я налил один литр свежеприготовленной морской воды в мензурку и поместил ее на мешалку с большим магнитным стержнем. Я повернул устройство так, что образовался глубокий вихрь, который почти достигал дна стакана. Затем я выключил мешалку и дал стакану постоять 30 минут. Затем я поместил в стакан керамический аэратор, работающий от большого воздушного насоса Rena 400 (Aquarium Pharmaceuticals, Inc.), и обеспечил сильную аэрацию воды в течение 45 минут. Результаты показаны на рисунке 18.

Рисунок 18. Влияние перемешивания, стояния и продувания воздушным насосом на уровень кислорода в одном литре морской воды.

Уровни кислорода в других резервуарах

Год назад я измерил уровни кислорода в отдельных точках в ряде систем, включая розничные магазины, демонстрационные аквариумы IMAC, коралловую ферму и резервуар 3. Уровни показаны в таблице 2.

Кислород (% насыщения)
Коралловая ферма, Хьюстон
Мелководные резервуары с большой площадью поверхности в полночь (свет выключен)
Коралловая ферма, Хьюстон
Тот же резервуар, что и выше, в полдень под 400-ваттными металлогалогенными лампами
Резервуар 3, июль 2004 г.
Показания в полночь
Резервуар 3, июль 2004 г.
Показания в 4 часа дня
Розничный магазин, коралловый аквариум, Хьюстон
Соленость 32 psu
Витрина продавца 1, аквариум с моллюсками, IMAC
Недавно установленный аквариум, без освещения
Дисплей продавца 1, аквариум с �SPS�, IMAC
Недавно установленный аквариум, скиммер и циркуляционные насосы, без света
Дисплей поставщика 1, �угольный аквариум, IMAC
Недавно установленный резервуар, низкая циркуляция, мешки плавают и покрывают поверхность воды
Экспозиция продавца 2, аквариум �SPS”, IMAC
Установлен на три часа с 250-ваттными металлогалогенными лампами, циркуляция
Дисплей поставщика 3, новый аквариум, IMAC
Без света, без циркуляции, только что добавленная вода, без скота
Экспозиция продавца 3, аквариум на 90 галлонов, IMAC
Установка на два часа, без света, скиммер
Экспозиция продавца 4, аквариум �SPS�, IMAC
Только что установленный аквариум, только циркуляция воды
Экспонат поставщика 4, аквариум с �LPS, мягкими кораллами
Только что установленный аквариум, только циркуляция воды
Экспонат продавца 5, аквариум �cube�, IMAC
Живой камень, рыбы-ангелы, лампы T5, циркуляция воды
Продавец 6 дисплей 1
Горгония и мутная вода, без света и циркуляции
Продавец 6 экспозиция 2
Мутная вода только что залита в аквариум

Результаты этой работы показывают, что динамика кислорода в рифовых аквариумах в целом соответствует закономерностям, схожим с теми, которые наблюдаются на коралловых рифах (Рисунок 19).

Рисунок 19. Динамика кислорода в коралловом рифе Карибского моря. Уровень насыщения кислородом зависит от температуры, но красная линия показывает среднее значение насыщения для большинства коралловых рифов. Обратите внимание на разницу между днями и различными частями рифа. Такой разброс наблюдается и в рифовых аквариумах. График адаптирован из Adey and Steneck (1985).

Как и на рифах, фотосинтез приводит к быстрому повышению уровня кислорода в течение нескольких часов после “восхода солнца”, независимо от того, используется солнце или аквариумное освещение. Сходство между рифами и аквариумами становится еще более очевидным, если учесть, что коралловые рифы могут становиться гипоксичными ночью (Borneman 2005a). Различия между рифами и между разными рифовыми аквариумами также схожи, о чем свидетельствуют результаты моих исследований, представленных в этой статье.

Многие факторы могут влиять на уровень кислорода в рифовых аквариумах. Очевидно, что соленость и температура являются основными компонентами физической способности морской воды удерживать кислород. Относительные скорости дыхания и первичного производства растений и животных значительно различаются в разных аквариумах. Общая биомасса и скорость метаболизма организмов значительно влияют на содержание кислорода в замкнутых объемах воды. Микросреда кислорода в различных областях аквариума, например, внутри коралловой колонии или между живыми камнями, здесь не проверялась. Однако вполне вероятно, что в таких пространствах есть участки с гораздо меньшим содержанием кислорода, чем в верхней или средней части открытой толщи воды, подобно тому, что наблюдается на коралловых рифах. Смыв и поток воды в таких пространствах важен для поддержания уровня кислорода в них, и это подчеркивает важность потока воды в аквариуме.

Что касается тестируемых в данной статье факторов, влияющих на уровень кислорода, то я использовал наличие или отсутствие протеиновых скиммеров, водорослевого дернового скраббера, устьевых головок и циркуляционных насосов, воздушных камней и света (путем фотосинтеза) для определения их эффективности в повышении или поддержании уровня кислорода в аквариумах. Я также проверил их воздействие на гипоксическую и нормоксическую воду, а также проверил влияние воздуха над водой путем герметизации резервуаров или контейнеров и измерения разницы между атмосферной и чисто кислородной средой над водой.

Резервуар 1 Обсуждение

Десятигаллоновый аквариум, в котором содержатся рыбы-клоуны, был устроен как некипящая система с плотностью содержания организмов, которую я считаю средней для аквариума такого размера. Я полагал (ошибочно), что кислород поддерживается на высоком уровне благодаря использованию двух насадок, которые перемешивают поверхность воды. Однако, как только погас свет и прекратился фотосинтез, уровень кислорода быстро упал с 78,7% насыщения до гипоксического минимума в 16% насыщения. Очевидно, уровень был настолько низким, что каждую ночь рыбы-клоуны покидали анемон и занимали позицию под поверхностью воды прямо над силовой головкой. Испытывая беспокойство, я проследил за изменениями уровня кислорода ночью с помощью аэродрона. Кислород быстро и резко повысился. В этот момент я добавил в аквариум скиммер, в результате чего кислород теперь поддерживается на гораздо более высоком уровне – от 130% насыщения до 81,2% насыщения. Однако только при включении света кислород достигает насыщения или становится перенасыщенным. Примечательно, что в начале дня наблюдается период, когда уровень кислорода максимален, а во второй половине дня он снижается до слегка перенасыщенного уровня. Также следует отметить небольшое, но заметное падение уровня кислорода сразу после кормления. Это измерение проводилось неоднократно и является последовательным.

Резервуар 2 Обсуждение

75-галлоновый аквариум, в котором содержится большая иглобрюхая рыба, поддерживается с помощью небольшого скиммера и двух насадок, и в нем используется такое же количество освещения, как и в аквариуме 1, гораздо меньшем по размеру. Уровень освещения в этом аквариуме довольно приглушенный, несмотря на то, что в нем обитает множество очевидно здоровых и растущих видов зооксантеллат. Я не ожидал, что кислород в этом аквариуме будет близок к насыщению, и меня особенно беспокоило состояние кислорода в аквариуме ночью. Пиковые значения составляли 75,4% от насыщения, но, к удивлению, ночью они снижались только до 63,2% от насыщения. Я попытался повысить уровень кислорода в ночное время, включив в аквариум водорослевый скруббер, работающий в режиме фотопериода “обратного дневного света”. Эффект заметен: уровень кислорода быстро повышается, как только включается освещение скруббера. В 3 часа утра было зафиксировано аномально низкое показание – 63% насыщения, но это могло быть результатом неправильной калибровки зонда или случайного нажатия на ручку калибровки в темной комнате в 3 часа утра. Я повторно измерил бак в то же время в две другие ночи и не обнаружил такого низкого уровня; они были в пределах 70-80% насыщения. Следует также отметить, что недавно добавленная водорослевая сетка очень слабо развита и еще не поддерживает пышную популяцию дерна. Поэтому я ожидаю, что уровень кислорода значительно повысится по мере развития этих водорослей, и другие системы, использующие скрубберы для дерна, подтверждают это предположение (Adey и Loveland 1998).

В отличие от резервуара 1, добавление аэртона не повлияло на уровень кислорода в этом резервуаре так резко, как в меньшем резервуаре. Хотя это ожидаемо, учитывая разницу в объеме воды, даже через девять часов не наблюдается значительного повышения уровня кислорода по сравнению со значениями без аэратора. Как и в резервуаре 1, после кормления происходит небольшое снижение уровня кислорода, которое сохраняется в течение нескольких часов. Также как и в резервуаре 1, уровень кислорода наиболее высок через несколько часов после восхода солнца с постепенным снижением во второй половине дня. Этот резервуар не достигает насыщения и не становится перенасыщенным при происходящем фотосинтезе, хотя свет явно обеспечивает заметное увеличение содержания кислорода в воде. Я связываю неспособность достичь насыщения или перенасыщения с относительно низкой освещенностью этого резервуара.

Резервуар 3 Обсуждение

Система из нескольких резервуаров, составляющая мою 600-галлонную рифовую систему, ярко освещена в течение дня, а три из пяти соединенных между собой резервуаров ed освещаются по циклу “обратного дневного света”. Система обезжирена, имеет сильный поток воды и бак-накопитель, а также множество переливов, которые, как я ожидал, обеспечат высокий уровень кислорода в воде в течение дня. Измерив аквариум ранее, я знал, что уровень кислорода перенасыщен днем и остается относительно высоким ночью. Это происходит, несмотря на обширные заросли крупных кораллов и более 20 рыб. Показания, снятые в этом аквариуме в течение целого дня, показывают уровень кислорода, очень близкий к уровню воды в толще естественных рифов. Как и в других аквариумах, наблюдается последовательная закономерность: самые высокие уровни наблюдаются через несколько часов после восхода солнца и снижаются после полудня. В этой системе не похоже, что скимминг или насадки Tunze Stream в значительной степени влияют на уровень кислорода. После отключения насадков на несколько часов произошел спад, но он не был стремительным.

Циклические подъемы и спады уровня кислорода в основном зависят от освещенности, подобно тому, как это происходит на естественных коралловых рифах. Я не измерял уровень кислорода ночью, если бы не происходило обратное явление в дневное время и соответствующее ожидаемое снижение в ночные часы; это измерение следует провести, чтобы определить, какое количество кислорода обеспечивается за счет освещения организмов в отстойнике, рефугиуме и нагонных резервуарах в ночное время. Если значительных изменений не наблюдается, я бы предположил, что большая часть кислорода поступает в аквариум через большую площадь поверхности нескольких аквариумов и многочисленные переливы, вентиляторы, обдувающие воду, а также некоторый базовый уровень, создаваемый скиммером и насадками. В этой системе сильное движение воды, вероятно, играет важную роль в продвижении насыщенной кислородом воды по многочисленным микросредам сложной трехмерной структуры рифа.

Обсуждение резервуара 4

Резервуар 4 состоит из шести взаимосвязанных резервуаров, каждый из которых имеет высокое отношение площади поверхности к объему. Поток воды обеспечивается мощными насосами. В системе также установлена мощная система обезжиривания белков, а также сильное освещение. Поскольку система полностью освещается ночью и расположена в солярии, значительное количество света попадает в комнату днем, когда системы находятся “ночью”. Это излучение может быть частично ответственно за относительно ровный и менее цикличный уровень кислорода, который наблюдается в этой системе, хотя я не могу контролировать этот фактор без затенения многих стеклянных стен и потолочных панелей. Однако я подозреваю, что “ночью” уровни все равно будут высокими из-за других факторов, перечисленных выше. Уровень кислорода в этой системе редко падает ниже 90% насыщения, и часто бывает перенасыщенным, хотя и не в такой степени, как я ожидал. По мере увеличения размеров существующих коралловых фрагментов я буду ожидать, что уровень кислорода будет расти “днем” и снижаться “ночью”. Из-за важности этой системы я не хотел экспериментировать с манипуляциями, которые могли бы поставить под угрозу стабильность или здоровье кораллов, и которые могли бы дать некоторые интересные данные о важности различных факторов для насыщения воды кислородом.

Обсуждение живого камня

Очевидно, что “живой камень” действительно имеет значительную скорость метаболизма, что приводит к почти гипоксическим условиям при отсутствии света или газообмена на границе раздела воздух/вода. Пятнадцатигаллонный аквариум, в котором находился только один маленький кусочек живого камня и который имел низкое соотношение площади поверхности и объема, не быстро набирал кислород, как только происходило движение воды и воздействие воздуха в комнате. Вместо этого, кривая кислорода увеличилась больше всего при освещении. Хотя это увеличение не столь велико, как в аквариумах 1-4, следует отметить, что для производства кислорода путем фотосинтеза имелся лишь небольшой кусок породы, а освещение обеспечивалось только одной 18-дюймовой 15-ваттной люминесцентной лампой.

В предыдущей статье этот же резервуар был быстро насыщен кислородом с помощью аэрстона и насадки после того, как его сделали гипоксичным с помощью азота. Это подтверждает эффект от использования аэрстонов в небольших объемах воды, который был обнаружен в резервуаре 1. Возможно, наиболее интересным было быстрое снижение содержания кислорода, которое произошло после удаления живого камня. Вода в резервуаре стала мутной, вероятно, из-за цветения бактерий в толще воды, так как вода имела запах брожения. Быстрое снижение кислорода из-за бактерий или другой микробной флоры имеет очевидные последствия для транспортировочных мешков, которые часто мутнеют после длительного транзита в темных, застойных контейнерах.

Обсуждение Chaetomorpha

Возможно, наиболее интересными были результаты освещения небольших аквариумов, содержащих горстку макроводорослей. В предыдущей статье в пятнадцатигаллонном аквариуме, описанном выше, использовалась та же куча Chaetomorpha, которая была описана в этой статье. В пятнадцатигаллонном аквариуме, который был гипоксичен благодаря использованию азота и освещался одной 15-ваттной люминесцентной лампой, водоросли поставляли в аквариум мало кислорода. В десятигаллонном аквариуме, описанном в этой статье, облучение обеспечивалось 65-ваттной лампой. Пока в аквариум поступала вода, содержание кислорода в нем увеличивалось незначительно, и трудно сказать, произошло ли бы такое же увеличение без водорослей. Однако, как только поток воды был отключен, уровень кислорода быстро повысился. Я полагаю, что это произошло потому, что из-за потока воды большая часть кислорода, производимого водорослями, терялась на границе раздела воздух/вода. При отсутствии других организмов (кроме, очевидно, микробов) уровень кислорода оставался перенасыщенным в аквариуме в течение многих часов; на самом деле, дольше, чем я мог бы ожидать, учитывая газообмен на поверхности. Снижение эффекта, наблюдавшееся ранее в пятнадцатигаллонном аквариуме, вероятно, было вызвано уровнем облучения, недостаточным для максимального стимулирования фотосинтеза. Этот эксперимент показывает потенциал водорослей при достаточном уровне облучения и медленном течении, как в условиях рефугиума, эффективно повышать уровень кислорода в воде аквариума.

Обсуждение транспортировочного мешка

Из приведенных здесь ограниченных результатов следует, что “дышащие” мешки действительно газопроницаемы. В этом эксперименте уровень кислорода снизился, но я не пытался определить соответствующее увеличение в гипоксической воде с использованием тех же мешков. Более того, двигатель мешалки заставил воду в мешке нагреться, и на внутренней поверхности мешка были замечены пузырьки газа. Это может объяснить снижение уровня кислорода в дышащем мешке с течением времени. В отличие от них, газонепроницаемые пластиковые мешки не набирали и не теряли кислород. Однако когда коралл среднего размера был помещен в газопроницаемый пакет, уровень кислорода снизился от перенасыщенного состояния до почти гипоксических условий в течение семи часов. Porites cylindrica, если что, является видом, который не производит обильной слизи, которая могла бы загрязнить воду в мешке, и вообще считается “хорошим перевозчиком”. На самом деле, вода в мешке оставалась в основном прозрачной, несмотря на ежечасное перемешивание зондом внутри мешка. Учитывая быстрое и последовательное снижение содержания кислорода, кажется, что упаковка кораллов в мешок, наполненный воздухом, может быть хорошим способом обеспечить гибель многих видов, если только переезд с места на место не будет очень коротким по продолжительности.

Точечные данные, взятые из многочисленных транспортных мешков, содержащих кораллы или улиток, ясно показывают, что использование кислорода в транспортных мешках обеспечивает обильное поступление кислорода в воду и приводит к перенасыщению воды в мешках даже после длительного периода времени. Фактически, вода в некоторых мешках содержала настолько высокие уровни кислорода, что для некоторых организмов могла возникнуть кислородная токсичность. В противоположность этому, транспортные мешки, запечатанные только атмосферным воздухом, сразу же начали уменьшаться и стали гипоксичными через такое же время, как и мешки, содержащие чистый кислород. Это ожидаемо и следует за аналогичным снижением в резервуарах, находящихся в ночное время и/или закрытых от обмена между водой и воздухом.

Также вызывает беспокойство чрезвычайно низкий уровень кислорода в мешках с “мутной” водой, подобный тому, что был обнаружен в мутной воде аквариума с живыми камнями, описанного выше. Я не уверен, как можно предотвратить такие события, хотя потенциал газопроницаемых мешков для снижения скорости снижения может быть возможным. В ближайшем будущем я получу кораллы в газопроницаемых мешках после длительного заграничного переезда, и о любых значительных результатах, если они произойдут, я сообщу на Коралловом форуме.

Дискуссия о перемешивании и пузырьках

Влияние перемешивания и барботирования с помощью аэротрубы на нормоксическую воду было довольно непримечательным. Только чрезвычайно энергичное перемешивание повысило уровень кислорода в свежеприготовленной морской воде до уровня, близкого к насыщению. Аэротруба и мощный воздушный насос не оказали большого влияния на нормоксическую воду, даже если был использован всего один литр воды. В сочетании с результатами, описанными выше, получается, что аэростоны при нормальном использовании имеют конечную способность увеличивать содержание кислорода в морской воде в резервуарах объемом от 0,27 до 75 галлонов до высокого, но ненасыщающего значения, возможно, около 90% насыщения в течение многих часов. Аналогичным образом, движение воды путем перемешивания на мешалке или с помощью насосов и насадок в резервуарах не приводит к насыщению кислородом, если только циркуляция не является экстремальной или не происходит в течение длительного периода времени.

Обсуждение точечных измерений

Многочисленные измерения, проведенные в различных аквариумах, показывают, что в большинстве “средних” аквариумов с циркуляцией, освещением и “средним” составом обитателей организмов или свежеприготовленной морской водой поддерживается уровень кислорода, превышающий гипоксию, но не насыщенный или перенасыщенный.

Выводы и рекомендации

Хотя эта работа не является исчерпывающей, она показывает, что некоторые методы лучше, чем другие, поддерживают или повышают уровень кислорода. На основании того, что я показал в этой работе, можно сделать следующие выводы и рекомендации:

• Рифовые аквариумы приблизительно соответствуют циклической природе динамики кислорода, наблюдаемой в полевых условиях.
• Изменение суточных и сезонных циклов является скорее правилом, чем исключением на естественных коралловых рифах, и, по-видимому, является правилом и в рифовых аквариумах.
• Аквариумы могут стать и становятся гипоксическими ночью, и такое состояние может представлять опасность для организмов, не переносящих гипоксию. Помутнение воды в транспортировочных контейнерах и аквариумах – повод для беспокойства, поскольку уровень кислорода в них быстро снижается до очень низких значений.
• Газонепроницаемые мешки, упакованные с кислородным колпачком, обеспечивают высокий уровень кислорода в воде даже в течение длительного времени. В некоторых случаях эти уровни чрезвычайно высоки и могут вызывать беспокойство у видов, чувствительных к гипероксии. Газопроницаемые пакеты недостаточно проницаемы для обеспечения адекватного уровня кислорода в пакетах, содержащих живые образцы, в течение обычной ночной перевозки.
• Аквариумы могут и действительно становятся насыщенными или перенасыщенными кислородом в течение дня, и это является результатом кислорода, получаемого в результате облучения фотосинтезирующих организмов. Ни в одном случае насыщение или перенасыщение не было измерено без фотосинтеза.
• Аэрофоны и скиммеры представляются очень эффективным средством насыщения кислородом небольших объемов воды. Их влияние на большие объемы воды, по-видимому, меньше. Хотя эффект может быть относительным, в больших аквариумах и системах, описанных здесь, использовались мощные скиммеры или воздушные насосы, и для получения эквивалентного количества кислорода, как это происходит в малых объемах воды, вероятно, потребуются воздушные насосы или скиммеры гораздо большего размера, чем те, которые обычно используются аквариумистами. Это подтверждают данные коралловой фермы, где очень большие промышленные скиммеры и высокое соотношение площади поверхности к объему не смогли обеспечить даже почти насыщенную кислородом воду в ночное время при большой популяции кораллов.
• Насадки и рециркуляционные насосы, по-видимому, не сильно повышают насыщенность кислородом воды в аквариумах с морской водой. Вместо этого они, вероятно, служат для перемещения насыщенных кислородом вод в те области аквариума, где содержание кислорода локально ниже в результате дыхания внутри аквариума.
• Использование водорослей в аквариумах с обратным световым днем представляется эффективным средством поддержания уровня кислорода на нормоксическом уровне в ночное время. Этот эффект ярко выражен даже в аквариумах и системах, в которых используются белковые скиммеры и аэрофоны.

Adey WH, and K Loveland. 1998. Динамические аквариумы: создание живых экосистем. Academic Press, NY. 498 pp.

Adey WH, and R Steneck. 1985. Высокопродуктивные рифы восточной части Карибского бассейна: синергетическое воздействие биологических, химических, физических и геологических факторов. In : The ecology of Coral Reefs (M Reaka, ed.), NOAA Symposium Series on Underwater Research, Washington D.C. 3: 163-187.

Source: reefkeeping.com