Статья впервые опубликована в марте 2001 г. в Aquarium Fish Magazine.
Дражайшая грязь... Важность донного песка.
Грязь! Почему мы должны поместить Грязь в рифовый аквариум? Итак, простой ответ заключается в том, что эта грязь поможет нам создать среду, которая будет способствовать бурному росту наших кораллов и других декоративных животных. Имея за плечами 30-ти летний опыт работы морским экологом, я могу сказать, что наиболее важный компонент рифового аквариума - это DSB, deep sand bed - насыпанный на дно аквариума песок, высококачественный песчаный грунт, который мы, без колебаний, назовем ГРЯЗЬ. В этой статье я буду обсуждать 3 вещи. Во-первых, полезность песчаного грунта. Во-вторых, как его сделать. И, наконец, в-третьих, некоторые возможные трудности, с которыми мы можем столкнуться.
Полезность. Аквариумисты могут подумать, что в рифовом аквариуме нет места песчаному грунту, особенно если пытаться воссоздать натуральный коралловый риф. Тем не менее, немного поразмыслив, я уверен, они должны понять, что большинство природных коралловых рифов окружено песком. И, помещая в аквариум песчаный грунт, мы просто моделируем природные условия. Такой грунт обеспечит нам 3 вещи. Во-первых, место для обработки и удаления растворенных в воде питательных веществ. Во-вторых, место для утилизации детрита, избытков корма, экскрементов животных и других взвешенных частиц. Наконец, это источник питания для многих животных рифа. Давайте рассмотрим каждую из этих функций.
Подобно тому, как это делается в природе, поверхность песчинок, из которых состоит песчаный грунт, является основным субстратом для бактерий, перерабатывающих питательные вещества. Размер популяции бактерий определяется тремя факторами: общей площадью поверхности всех песчинок; количеством доступного питания; числом и эффективностью тех, кто питается бактериями. Все это играет роль в развитии песчаного грунта как биофильтра.
В данном объеме песка, используемая бактериями поверхность быстро растет с уменьшением размера песчинок. Например, песчинка с длиной стороны 1 мм имеет площадь поверхности 6 кв.мм, а песчинка со стороной 1/8 мм имеет площадь лишь 0.09375 кв.мм. Тем не менее, в одном куб.мм поместится 12 таких песчинок суммарной поверхностью 48 кв.мм, что в 8 раз больше, чем площадь поместившихся песчинок со стороной 1 мм.
В действительности, общая внутренняя поверхность грунта даже в маленьком аквариуме весьма значительна. В моем 170-тилитровом аквариуме песчаный грунт (9.6 см в глубину, 28.9 см в ширину и 86.6 см в длину) имеет объем 24 литра. Я не хочу наскучить Вам вычислениями, но если средний размер песчинок 1/8 мм, то общая внутренняя поверхность грунта около 1350 кв.м. Огромное количество бактерий может жить на такой площади!
Хотя мы редко при проектировании наших аквариумных систем учитываем бактерии, последние исключительно важны для выживания каждой декоративной рыбы или коралла, которых мы помещаем в аквариум. Эти бактерии являются биофильтром нашего рифового аквариума, и просто своим существованием и ростом обеззараживают и удаляют из аквариума избыточные питательные вещества.
Яды одних организмов - пища для других. Аммиак и его гидроокись в моче рыб и беспозвоночных - первичный побочный продукт жизнедеятельности белковых организмов. Аммиак, растворенный в воде, даже в небольших концентрациях, высокотоксичное вещество для животных. Напротив, фосфаты, которые также являются побочным продуктом жизнедеятельности, не так токсичны для большинства животных, хотя и замедляют или приостанавливают рост кораллов. Удаление азотсодержащих отходов и фосфатов осуществляется бактериями и морскими микроводорослями, которые поглощают эти токсичные отходы животных и используют их для своего роста как питательные вещества.
Заселенная бактериями и морскими микроводорослями поверхность живых камней несопоставима с поверхностью песчаного грунта глубиной больше 10 см. Главное правило животноводства - вы должны кормить животных, и многие жители рифа нуждаются в обильном кормлении. Моя статья в Aquarium Fish Magazine (февраль 2001) о составе многих пищевых продуктов и добавок может быть использована для расчета количества разных питательных веществ, которые вы добавляете в свой аквариум посредством кормления. В среднем, сухие корма, которые я проверил, наполовину состоят из белка, что означает большое содержание фосфатов в них. И как только пища будет съедена и переварена животными, в моче последних появится аммиак. Простое кормление рыб и кораллов в количестве, необходимом для их жизни, может привести к росту концентраций аммиака и фосфатов в несколько сотен или даже в несколько тысяч раз по сравнению с обычными концентрациями в воде рифов. Но, если у вас есть DSB, ничего этого не произойдет. Бактерии и морские водоросли, живущие в грунте, перерабатывают питательные вещества так быстро, что аквариумисты, используя наборы для тестов, не могут зафиксировать изменения концентраций питательных веществ даже сразу после кормления.
Эти питательные вещества являются пищей для бактерий. В этом смысле, биофильтр зависит от роста бактерий. Высвобождение азота из азотсодержащих соединений до газообразного вида производится бактериями, живущими в глубине грунта с пониженным содержанием кислорода. При нормальной температуре рифа 27.8oC, некоторые виды бактерий удваивают популяцию меньше чем за полчаса при условии достаточного количества азотсодержащих соединений. Такой быстрый рост бактерий приводит к выделению свободного азота в виде видимых в грунте пузырьков.
В грунте моего 170-ти литрового рифового аквариума видны пузырьки свободного азота; явно выражена разница концентрации кислорода в разных слоях. Грунт глубиной 9.6 см.
Тот же аквариум, несколькими месяцами ранее. Обратите внимание на крупный материал - GARF grundge - справа на поверхности грунта. Крупные песчинки затрудняют доступ червям к поверхности и вызывают комкование грунта. После удаления крупных фрагментов, комкования исчезли.
Передняя часть того же аквариума. Обратите внимание на ходы, проделанные червями, тянущиеся сквозь верхний, богатый кислородом, слой. Движение этих червей обеспечивает доступ воды вглубь грунта на нижний уровень, что предотвращает образование полностью анаэробных зон и помогает работе биофильтра.
Быстрый рост бактерий происходит только в том случае, если нет конкуренции за место и пищу. Как только бактерии заполняют все доступное им пространство, их размножение замедлится и может остановиться в целом. Кроме того, некоторые бактерии выделяют вещество, так называемый "глицин", служащее им оболочкой. По консистенции он напоминает твердый сахароподобный материал типа леденцовой карамели. Быстрый рост бактерий может привести к тому, что глицин склеит грунт. Эти грунтовые комки могут быть склеены так крепко, что необходимы большие усилия, чтобы их разломать. Многие литературные источники по рифовой тематике факт образования таких комков объясняют осаждением карбонатов и фосфатов кальция. Это маловероятно. Если такой маленький комок поместить в раствор бытового хлорсодержащего отбеливателя, то он быстро распадется на исходные песчинки. Если бы эти комки были скреплены солями кальция, они не разрушились бы в отбеливателе.
Эти комки - настоящее бедствие для биофильтра. Они ограничивают доступ воды и закупоривают органику, которая начинает гнить. Кроме того, комки "опрокидывают" биофильтр, т.к.закрывают бактериям доступ к питательным веществам. Это, в свою очередь, приводит к взрывообразному росту в аквариуме концентрации последних.
К счастью, проблема предотвращение комкования грунта и обеспечение оптимальной работы биофильтра решается путем заселения в грунт "местных жителей", или инфауны. Инфауна - обитатели грунта - весьма разнообразные и удивительно полезные организмы. К сожалению, они малы и непривлекательны. Как говорит Rodney Dangerfield, "они никем не уважаемы". Это несправедливо, так как они выполняют большую часть работы по поддержанию функциональности рифового аквариума.
Инфауна - "команда дворников" и "внештатный" персонал рифа. В успешном рифовом аквариуме их великое разнообразие! Более 200 различных особей обитает в зрелом грунте. Это и разнообразные плоские черви, круглые черви, многощетинковые черви, маленькие улитки, многощетинковые звезды, маленькие морские огурцы, простейшие организмы и многочисленные мелкие ракообразные. Их общая популяция может быть огромна. Я сделал выборку для оценки изобилия в 170-ти литровом аквариуме, который я упоминал ранее. Число животных крупнее, чем 0.5 мм, в этом аквариуме от 90 до 150 тыс. в зависимости от того, какая часть популяции попала в выборку.
Harpacticoid copepod, 0.5 мм в длину. Едва видимые, эти крошечные ракообразные - важная часть в пищевой цепочке и в "команде дворников" в нашем аквариуме. Они живут на и в глубине грунта.
Группа трубчатых многощетинковых червей, вероятно chaetopterids, в моем 230-ти литровом аквариуме Stichodactyla. Эти животные - основные едоки в грунте - захватывают маленькие частички своими щупальцами, предназначенными для еды.
Конец головы маленького хищного многощетинкового червя называемого syllid. Они, возможно, едят других маленьких червей и перемещаются сквозь грунт для их поиска. Этот червяк 0.24 мм в длину.
Что это разнообразное и обильное множество тварей делает на и в грунте? Итак, некоторые едят остатки корма, детрит или морские водоросли. При этом, они переваривают съеденное и часть выделяют как отходы своей жизнедеятельности. В свою очередь, бактерии переваривают эти отходы, и таким образом инфауна помогает работать биофильтру. Кроме того, многие животные, роя норы, пропускают через себя грунт. Они перерабатывают микроорганизмы и освобождают место для роста бактерий.
Двигаясь сквозь грунт, животные толкают и перемещают песчинки. Немного, на небольшое расстояние. Было оценено, что каждый день каждый маленький организм перемещает от 10 до 100 куб.мм грунта. Умножая на количество животных в аквариуме, получаем общий объем перемещений. В моем 170-ти литровом аквариуме, со средним размером популяции в 100 тыс. маленьких животных, от 1 до 10 млн.куб.мм грунта двигается каждый день. Иными словами, весь объем грунта может быть полностью перевернут за 1-3 дня. Это движение грунта не дает ему комковаться.
Итак, избыточный корм съеден и удален или переработан в живую или растительную массу, и это значит, что условия в биофильтре наиболее благоприятные. И самое главное, Вы как аквариумист, ничего не должны делать. Животные сделают все за вас. Все, что вы должны сделать, расслабиться и радоваться состоянию аквариума. Конечно, я знаю, что это была грязная работа, но кто-то должен был ее сделать.
Детская особь огненного червя, найденная в моем 170-ти литровом рифовом аквариуме. Детские особи, подобно этому, обычно рождаются из икринок, которые мечут взрослые черви, и проходят через относительно продолжительное состояние личинок в виде планктона в воде аквариума. Большинство из них погибают будучи съеденными кораллами и другими животными, питающимися планктоном.
Но это еще не все, что делает песчаный грунт для вашей системы! Большинство особей инфауны живет год или меньше. Тем не менее, они растут быстро и начинают вылупляться буквально через несколько недель после икрометания. В целом, они производят большое количество икринок, сперматозоидов и личинок, которые невидимы в воде аквариума. Все это - потенциальный корм для многих мелкополиповых жестких кораллов и других едоков биофильтра. Это не случайно, что, исторически, аквариумисты смогли успешно содержать мелкополиповые жесткие кораллы тогда, когда начали использовать песчаный грунт в аквариуме с самого начала его запуска.
Изготовление. Сделать песчаный грунт очень легко. Не секрет, что наиболее важная его часть - песок. Раньше я говорил "грязь", а теперь буду говорить "песок" и не буду обсуждать разницу в названиях. Нет научного определения "грязи", тем не менее, те свихнувшиеся из нас, которые тратят часть своей жизни, работая с морским грунтом, имеют свою систему обозначений для множества разных видов песчинок от очень больших ("валуны" - больше 25.6 см в диаметре) до очень маленьких ("глина" - меньше 0.004 мм). В этой системе обозначений нет желаемого термина "грязь". Вообще говоря, то, что изучающий грунт ученый назвал бы хорошим или очень хорошим песком, большинство нормальных людей называют грязью. Речь о грунте с частицами 0.063-0.125 мм.
Зачем вся эта суета вокруг размера частиц грунта? Во всех моих обсуждениях песчаного грунта я считал обязательным для себя определение одного параметра - среднего размера частиц. Почему этот параметр настолько важен? Ответ прост - этот размер определяет возможность существования там животных. Возможно, примером это можно лучше продемонстрировать. Одним из обычных амфиподов, найденных на западном побережье Северной Америки, является особь Rhepoxynius abronius. Этот небольшой жучок, который был детально исследован для проверки токсичности грунта, предпочитает грунт, состоящий из частиц размером 0.113 мм в диаметре. Если ему предоставить выбор, то он будет двигаться, чтобы жить именно в таком грунте, а не в грунте с песчинками 0.11 мм или 0.115 мм. Если выбор им не предоставить, то они будут жить не так долго, размножаться не так хорошо и будут более чувствительны к условиям окружающей среды, чем те, которые живут в песке оптимального размера.
Большая часть жителей грунта имеет подобные предпочтения. Тем не менее, большинство сможет неплохо жить и в грунте с песчинками, которые имеют размеры, близкие к оптимальным - от 0.05 до 0.2 мм. Следовательно, я рекомендую средний размер 0.125 мм как разумный компромисс. Это не лучший размер для большинства особей инфауны, но это позволит разнообразным особям неплохо жить.
Хороший вариант распределения размеров песчинок в грунте.
Более грубые отложения типа гравия или коралловой крошки слишком велики. Кроме того, они имеют жесткие края, которые слишком остры для маленьких ракообразных и червей, которые ползают в грунте. Более мелкий грунт может так крепко слипнуться, что станет непроницаемым для движения животных и перемещения воды сквозь биофильтр.
Необходимость оценивать размер песчинок могла бы стать непосильной задачей для аквариумистов. К счастью, некоторые продавцы продают оптом песок соответствующего размера, часто предлагаемого как "чудесный сахар" или оолитовый песок. Немного крупных частиц в грунте допустимо, но их доля не должна превышать 15%. НИ при каких обстоятельствах вы не должны использовать коралловую крошку или коралловый гравий. Эти субстраты слишком грубы и часто слишком остры для многих маленьких животных.
Животным безразличен минеральный состав, важны только размеры и форма. Большинство аквариумистов используют обычно доступный арагонитовый песок, для "поддержания уровня кальция". Кроме того, его ярко-белый цвет часто приятен. Тем не менее, если pH в системе и концентрация кальция упали так, что частицы грунта начали растворяться, то это серьезная проблема и весь песок мира этому не поможет. Весьма успешные аквариумы могут использовать черный лавовый песок или чудесный кварцевый, если они имеют соответствующий размер. Есть опасения, что на кварцевом песке будут расти диатомовые водоросли, но этот вопрос решается соответствующими животными, их поедающими. Абсолютно нет никакой необходимости в сооружениях над или под грунтом типа пленума или шельфа. Фактически, такие конструкции уменьшают объем грунта, доступного для бактерий.
Чтобы поместить песчаный грунт в уже действующий аквариум, удалите со дна весь гравий и крошку кораллов и добавьте слой песка, 2-3 см за раз. Не бойтесь того, что вода в аквариуме будет очень мутная - животные рифа привыкли к этому и легко это переносят. В новый аквариум, просто положите весь необходимый объем песка на дно аквариума, добавьте воды и положите сверху живые камни. Нет необходимости в любого сорта поддерживающих камни конструкциях. Я вдавил живые камни немного в грунт для придания устойчивости.
После заполнения аквариума водой, необходимо добавить туда затравку из бактерий и инфауны. Это обычно "живой песок". Затравка - просто влажный песок, который ранее был в морской системе. В нем будет некоторое количество бактерий, но немного, и я это не считаю стоящим вариантом. "Живой песок" был собран в районе моря и привезен прямо к вам или в магазин, где вы его можете приобрести. Зачастую в нем имеется достаточное количество животных, и это все, что вам нужно для успешного запуска аквариума. Живой песок должен составлять, как минимум, 10% от массы содержимого вашего аквариума; больше - лучше.
Кроме того, некоторые продавцы предлагают наборы типа "детритоядные" или "перезарядка", которые содержат некоторые другие типы животных. Наборы от разных продавцов дополняют друг друга, а не конкурируют. Добавление одного набора - хорошо, двух - реально лучше. Вы получите более разнообразную систему, если используете больше наборов. Однако, их стоимость может препятствовать их использованию. Добавив набор, как минимум 2 недели не добавляйте в систему рыб, чтобы позволить обжиться жителям грунта и основать минимальную популяцию. Помните, что они - живые и должны питаться.
Огненные черви, такие как Eurythoe complanata, наиболее желанные животные из набора "детритоядные".
Gammarid amphiphods - великие уборщики детрита - также обычно продаются в наборах.
Улитки Nassarius - очень хорошие уборщики и безопасны для всех здоровых животных в аквариуме. Им нужна песчаная поверхность, чтобы зарываться внутрь, и их нужно примерно по одной на каждый 10 кв.см грунта.
В течение недели, вы должны заметить пузырьки в грунте за стеклом свидетельствующие, что грунтовый фильтр работает. В течение двух недель должны появиться следы ходов в грунте близко от стенки, а также небольшая популяция жучков. Еще через две недели - а желательно еще позже - можно запускать рыб. НИ ПРИ КАКИХ ОБСТОЯТЕЛЬСТВАХ В АКВАРИУМЕ НЕ ДОЛЖНО БЫТЬ ЖИВОТНЫХ, РОЯЩИХ ПЕСОК, ТАКИХ КАК РОЮЩИХ МОРСКИХ ЗВЕЗД ИЛИ НЕКОТОРЫХ ВИДОВ БЫЧКОВ. Эти животные роют грунт, чтобы питаться теми, кто там живет и кто вам нужен. С этого момента, постепенно добавляйте животных до необходимого количества.
Проблемы. Больше мнимые, чем реальные, но они смущают владельцев песчаного грунта. Мнимые проблемы идут от людей, которые не учитывают развитие песчаного грунта. Среди этих мнимых проблем - накопление сероводорода и детрита, и необходимость просеивания. Сероводород действительно образуется в самых нижних слоях песка. Но он не поднимется наверх сквозь грунт и не отравит аквариум. Сероводород - высокотоксичный газ, но эта токсичность компенсируется сильным запахом (тухлых яиц). Газ исключительно сильно пахнет и обнаруживается при уровнях, значительно НИЖЕ безопасных. Если вы почувствуете непереносимый запах, то это еще не будет означать вредных концентраций. Нет реальных свидетельств, которые бы указывали на опасные концентрации сероводорода в песчаном грунте.
Накопление детрита - другая "не проблема". Если фауна в грунте процветает, будет небольшое накопление, а излишки будут переработаны инфауной. И последней мнимой проблемы - предполагаемой потребности в просеивании здорового песчаного грунта - просто не существует. Двигаясь, маленькие животные в достаточной степени "просеивают" песок. Любые другие просеивания здорового грунта нанесут ему серьезный вред.
Песчаный грунт перерабатывает материалы и выделяет много питательных веществ в аквариум. Некоторые избыточные питательные вещества, усвоенные в результе метаболических процессов, должны быть выведены прореживанием водорослей и животных, живущих в основном аквариуме или сампе .
Единственная реальная проблема с песчаным грунтом - снижение разнообразия с возрастом. Это вызвано вырождением и вымиранием, так как объем нашего грунта слишком мал для того, чтобы некоторые особи образовали устойчивую популяцию. Это может компенсироваться ежегодной покупкой одного или двух вышеупомянутых наборов с организмами для толчка в развитии.
Заключение. Соорудить живой песчаный грунт несложно, очевидно и недорого в сравнении с другими расходами на аквариум. Один раз сделанный, он поможет сделать успешный рифовый аквариум, обеспеченный биофильтром с достаточной производительностью для аквариума любого объема. Кроме того, он обеспечит питание для многих животных, например, мелкополиповых жесткие кораллы, которые питаются взвешенной в воде пищей. И это все будет дешево и с минимумом хлопот.
Ссылки. Ott, F.S. 1986. Биоанализ грунтовых амфиподов: эффективность методики, зернистость, состав органики и кадмий. Ph.D. Диссертация. Вашингтонский университет. Сиэтл, Вашингтон. 285 страниц.
Перевод Ярцев Валерий
Источник: http://reef.yarnet.ru/THEORY/DSB/DearestMudder.shtml