Оборудование аквариума
Активная реакция
Активная реакция
Жизнь гидробионтов в водной среде обитания существенно отличается от жизни живых существ в привычной нам воздушной среде. В водной среде обитания существуют такие лимитирующие экологические факторы, с которыми живые существа в воздушной среде не сталкиваются. Одним из них является активная реакция воды. В морской воде показатели этой реакции достаточно стабильны, в пресной — сильно варьируют в зависимости от сезона года и времени суток; они различны и в разных слоях воды.
Что же такое активная реакция воды? Химическая формула воды, как известно, Н2О, ее молекула состоит из двух атомов водорода и одного кислорода. Часть молекул
воды под влиянием слабого электричества распадается на ионы; весь процесс называется диссоциацией. На такие же ионы распадаются соли, кислоты и щелочи, растворенные в воде. Ионы воды обозначаются H+ (свободные водородные ионы) и ОН- (гидроксильная группа). Когда содержание и тех и других в воде равно, говорят, что вода имеет нейтральную реакцию. В такой воде диссоциирует одна молекула на каждые 10 000 000, а эту цифру можно выразить как десять в
седьмой степени 10-7 (и тех и других ионов соответственно будет 10-7 Н+ х 10-7 ОН- =10-14). В качестве показателя активной реакции воды будет десятичный логарифм показателя ионов с обратным знаком. Нейтральному показателю будет соответствовать (по иону водорода Н+ цифра 7, называемая водородным показателем и обозначаемая латинскими буквами рН.
Шкала показателей рН представляет собой прямую линию от 0 до 14, где уже известный нам показатель рН 7 находится строго посередине. Влево от него идут кислые воды (слабокислая — кислая — сильнокислая), вправо — щелочные (слабощелочная—щелочная—сильнощелочная). У морской воды рН 8, 1—8, 3; у пресной воды колебания сильнее, но вся шкала в биохимии все же не нужна. Жизнь в воде возможна в пределах рН 3, 5—10, 5. Иногда водные растения подщелачивают (из-за усиленного процесса фотосинтеза) поверхностные слои до рН 11, при этом подвижные гидробионты уходят в нижние слои воды, где этот показатель значительно ниже. Перемешивание слоев воды в природных водоемах (легкий ветерок даже в самых стоячих из них) сравнительно быстро уравнивает рН разных слоев. В аквариуме без вертикального вращения воды (от аэраторов и фильтра) от высокого показателя рН в верхних слоях может начаться разрушение тканей растений. Практически в большинстве случаев показатели рН колеблются в пределах 6, 5—8, 5; в давно не чищенных, загрязненных аквариумах у дна может быть и рН 5, 4.
Показатель рН крайне подвижен, причем тем более, чем мягче вода. Он зависит от температуры воды, жизнедеятельности растений (следовательно, от освещения), степени подвижности воды в водоеме. В аквариуме этот показатель постоянно меняется и судить о нем можно только приблизительно. В течение суток рН может колебаться на 2 единицы и более, поэтому смешно читать в иных аквариумных пособиях: «Этим рыбам необходим рН 6, 0—6, 3» — такую точность можно получить разве только в маленькой нерестовой банке без растений, но и в этом случае нельзя гарантировать, что показатель, замеренный, допустим, утром, сохранится в полдень, вечером и ночью. В аквариуме с водными растениями такая стабильность рН полностью исключена.
Последим, как меняется рН в аквариумной воде в течение суток. В процессе дыхания гидробионтов поглощается кислород, окисляются углеводы, выделяется углекислый газ И образуется энергия, используемая для жизнедеятельности. В химической формуле этот процесс будет выглядеть так:
С6Н12О6+ 6О2=6СО2+ 6Н2О+ химическая энергия. Поступление в воду углекислого газа вызывает ее подкисление. Значит, все гидробионты своим дыханием способствуют снижению показателя рН. Особенно заметно это снижение ночью, когда растения не поглощают углекислоту. Днем, во время световой фазы фотосинтеза, активность потребления углекислоты растениями заметно возрастает. В химической формуле это выглядит так: 6СО2+ 6Н2О+ солнечная энергия=С6Н12О6+ 602. Образуются углеводы и свободный кислород. Поглощение СО2 растениями при хорошем освещении может идти столь активно, что поступление углекислоты, выдыхаемой теми же растениями и другими обитателями аквариума, не компенсирует потери, что вызывает повышение рН.
Значит, ночью рН в аквариуме перемещается по шкале показателей в кислую сторону, а днем — в щелочную. Компенсировать такие сдвиги рН можно двумя путями:
1. Устоявшуюся аквариумную воду опытные аквариумисты не меняют всю, а лишь регулярно подменивают ее часть. Вода, доливаемая взамен испарившейся, препятствует колебаниям рН, но имеет постоянную тенденцию к снижению этого показателя. Там, где вода достаточно жесткая, этой проблемы практически не существует.
2. Постоянно проводят аэрацию аквариума: из пузырьков подаваемого в воду воздуха регулярно пополняется запас СО2 в воде.
Особенно резко изменяются показатели рН в течение суток по слоям воды, если ее постоянно не перемешивать. В верхних слоях во время интенсивного фотосинтеза растений рН может подняться до 10—11, при этом у дна он сохранится стабильным (допустим, около 6, 6), а в средних слоях будет колебаться от 6, 5 (ночью) до 7—8 (днем). Суточные колебания рН в 1, 5—2 единицы большинство гидробионтов еще могут выдержать, но колебания 6, 5— 11 днем для живого организма опасны. При рН 10—11 рыбы опускаются в нижние слои, а растения, породившие такое подщелачивание воды, начнут разрушаться в приповерхностных слоях.
Колебание показателя рН зависит и от температуры воды: с повышением температуры он снижается. Например, если замерять показатель при 0°С, нейтральной следует считать уже воду не с рН 7, а с рН 7, 97 (почти 8), значит вода, имеющая рН 7 при 0°С, уже будет слабокислая.
В зависимости от отношения к концентрациям водородных и гидроксильных ионов все гидробионты подразделяются на стеноионные (выдерживающие незначительные колебания) и эвриионные (способные переносить большие колебания). В гидробиологической литературе к первым относят тех, которые выдерживают колебания до 5—6 единиц. В аквариумной практике таких не так уж много, например, из растений — элодея, роголистник. Криптокорины, апоногетоны выдерживают плавные и регулярные колебания в 1—2 единицы, такие же колебания допустимы для большинства рыб, а виды, подобные дискусу, еще более стеноионны. Для обитателей аквариума существуют определенные, так называемые рН-барьеры, выход за пределы которых как влево по шкале (в кислую сторону), так и вправо (в щелочную) недопустим. Недопустимо и перемещение обитателей аквариума из одной воды в другую при разнице их показателей рН больше чем на 0, 8—1, так как могут возникнуть шок у рыб, быстрое или постепенное разрушение тканей растений.
Что же происходит с гидробионтами, когда показатель рН приближается к цифрам барьера? Изменения уловить трудно, но знать о них необходимо.
У растений наблюдается то явление, которое аквариумисты, не вдаваясь в его суть, назвали несовместимостью. Однако практически несовместимых растений в наших аквариумах нет, а есть растения с разными рН-барьерами. Например, кабомба при повышении рН до 8 останавливает фотосинтетическую деятельность, валлиснерия продолжает ее до 10, а элодея и до 11. Ясно, что «голодающая» кабомба сначала остановит рост верхушечных стеблей, а затем будет сбрасывать листья. Постепенно и у валлиснерии начнут разрушаться концы листьев возле поверхности, степень подщелачивания верхних слоев воды элодеей для этих двух видов окажется непереносимым ежедневным испытанием. Более сложные растения потому и сложны в содержании, что у них нижний и верхний рН-барьеры незначительно отстоят друг от Друга — ведь в текучих водах у них на родине нет таких Скачков рН, какие происходят в аквариумах с неподвижной водой.
Снижение показателя рН воды повышает у рыб аппетит. Но радоваться этому не имеет смысла: аппетит вызван резким уменьшением усвояемости пищи, сокращением использования питательных веществ на рост, увеличением энергетических затрат. Некоторые рыбы (например, барбусы) начинают чесаться о грунт и камни, дискогнаты теряют ориентировку И гибнут, ряд сомов погибают от дистрофии при активном Потреблении корма. Ухудшается у рыб и захват кровью кислорода, частота дыхания увеличивается, но появляются признаки удушья. Снижение показателя рН воды для многих тропических рыб служит стимулом к нересту — именно эти цифры и проставляют обычно для расбор, харацинид и других видов. Но держать их в подкисленной воде постоянно нецелесообразно, тем более выращивать молодь.
Наиболее подходящая вода для большинства обитателей аквариума должна иметь колебания рН около 7. Это достигается главным образом правильным уходом за аквариумом, регулярной сменой части воды, постоянным принудительным движением ее, чистотой водоема.
