|  | о воде и грунте :: секреты воды |
Азотный цикл в аквариуме
Автор, первоисточник, перевод, содержание
Автор - Карл Стромайер (Carl Strohmeyer).
Оригинал статьи.
Перевод с английского - Александр Азизов.
Публикуется с личного разрешения автора.
Статья включает в себя следующие разделы:
1. Введение
2. Что есть азот
3. Мусор, не содержащий азот
4. Нитрификация (нитрифицирующие бактерии, график по аммиаку)
5. Денитрификация
6. Биофильтрация (и влияние на нее лекарственных препаратов )
7. Методы запуска цикла
Включая:
- Использование созревшего наполнителя из фильтра
- Корм для рыб
- Чистый аммиак
- Сырое мясо
- Специальные добавки
- Запуск цикла в морском аквариуме
8. Поддержание здорового азотного цикла
9. Что делать при повышении аммиака, нитритов, нитратов
Часть первая
Введение
Азотный цикл в аквариуме это, говоря простым языком, процесс, благодаря которому аммиак или аммоний превращаются в нитрит и далее в нитрат.
Аммиак образуется в аквариуме посредством разложения биологических отходов рыб (выделяемых через жабры и ЖКТ), а также других органических веществ (например таких, как не съеденный корм, листья растений, бактерии).
Нитраты далее преобразуются либо в свободный азот (газ, быстро улетучивающийся из воды) благодаря растениям или денитрифицирующим анаэробным бактериям, либо благодаря регулярным подменам воды или через использование химических абсорбентов.
Без данного процесса содержание животных в аквариуме было бы практически невозможным, так как аммиак является высокотоксичным соединением для рыб даже в малых концентрациях (аммоний не столь токсичен, но он быстро превращается в аммиак при высоком рН), нитриты также токсичны, но уже не настолько, как аммиак.
Нитраты же вообще не токсичны для большинства пресноводных рыб, если, конечно, не содержать рыб длительное время в воде с концентрацией нитратов, превышающей определенные значения.
Нужно отметить, что всё сказанное выше про токсичность нитрата не относится к большинству морских обитателей.
Учитывая изложенное, очень важно запустить и поддерживать в аквариуме или пруде азотный цикл.
Что есть азот?
Азот – жизненно важный элемент для многих процессов, протекающих на Земле. Он очень важен для биосферы, в которой формирует нашу атмосферу на 78%, и является составной частью практически любой живой ткани.
Азот является компонентом аминокислот, протеинов и нуклеотических кислот. После углерода азот является вторым самым распространенным элементом жизни, которая была бы невозможна без него.
Азот необходим для строительства органики, его соединения нужны некоторым организмам для осуществления функций метаболизма и дыхания.
Свободный же азот, входящий в состав нашей атмосферы, не используется растениями или животными и благодаря своей стабильной структурной формуле является относительно инертным, не образующим быстрых соединений с другими химическими элементами.
Все живые организмы, от рыб до растений, имеют в своих тканях большое количество азота, который является одним из фундаментальных кирпичиков при строительстве протеинов и нуклеокислот.
Каждый живой организм, который вы заселяете в аквариум или пруд, привносит с собой соединения на основе азота – от рыб до кораллов, живых камней и растений.
Внесение кормов также добавляет азот в аквариум. В живом или «мертвом» виде корма представляют собой органические массы, и по содержанию азота схожи с рыбами, растениями и беспозвоночными, населяющих ваш водоем.
Неорганический азот попадает в аквариум двумя путями: атмосфера и новая вода. И уже в нем атмосферный азот (N2) используется азотоусваивающими бактериями и цианобактериями (бактериями, извлекающими энергию в процессе фотосинтеза, или, проще говоря, сине-зелеными водорослями).
Некоторые цианобактерии связывают газообразный азот, неиспользуемый растениями, в аммиак, нитриты (NO2-) или нитраты (NO3-), и последние уже могут быть использованы растениями и превращены в нуклеиновые кислоты и протеины.
Неорганические азотные соединения из водопроводной, скважинной или колодезной воды также попадают в аквариум в виде нитритов или нитратов. Установки обратного осмоса могут устранить большую часть из них.
Некоторые важные виды бактерий, участвующие в азотном цикле
* Одно из наиболее важных преобразований в аквариуме включает в себя превращение N2 в форму, которую могли бы усваивать растения.
Клубеньковая бактерия (микориза) рода Rhizobium, живущая в почве, обладает способностью превращения N2 в NH3 (аммиак) – соединение, которое уже может быть поглощено растениями через корневую систему.
Аммиак может быть использован растениями для синтеза аминокислот (корням растений необходима бактерия Rhizobia для связывания азота при их помощи).
Процесс превращения N2 + 3H2 > 2NH3 называется связыванием азота. При этом бактерия анаэробна, т.е. ей не нужен кислород.
Бактерия вырабатывает энзим (фермент) нитрогеназа, являющийся катализатором реакции превращения.
Некоторые растения даже развили особые анаэробные клубни в корневой системе, в которых содержатся бактерии, вырабатывающие этот фермент. К таким растениям, например, относятся соевые бобы.
Также и сине-зеленые водоросли (цианобактерии) могут связывать азот, и, зачастую, живут в симбиозе с некоторыми высшими растениями. Таким примером служит водяной папоротник Азолла, встречающийся как в тропиках, так и умеренных широтах.
* Нитрифицирующая бактерия, преобразующая аммиак (NH3) или аммоний (NH4+) в нитрит (NO2-) и далее в нитрат (NO3-). Это самый важный аспект азотного цикла в аквариуме и пруде, далее мы его рассмотрим более подробно.
* Денитрифицирующие бактерии при определенных условиях преобразуют нитрат в газообразный азот (N2) или сульфид водорода. Денитрифицирующие бактерии анаэробны, т.е. они активны там, где нет кислорода. Этот процесс также важен в аквариуме и пруде (и особенно в морских, рифовых аквариумах), что тоже будет рассмотрено далее.
* Другая большая группа бактерий - актиномицеты (лучистые грибки). Эти гетеротрофные бактерии грамположительны, аэробны и активны при высоких значениях рН. Актиномицеты встречаются в почве, и, собственно, они придают ей характерный запах, знакомый вам, когда вы перекапываете хорошую землю.
Актиномицеты способны переработать долгоразлагающиеся большие органические субстанции\соединения, такие как целлюлоза или хитин, входящий в состав наружного скелета ракообразных.
При более низких значениях рН основную роль при разложении органики начинают играть плесневые (Fungi) и водные (Saprolegnia) грибки.
Другие органические загрязнения
Здесь нужно разъяснить, что не все органические загрязнения участвуют в азотном цикле (отсюда и высокий аммиак и тд.). Важно понимать, что некоторая органика содержит малые количества азота, а некоторые ее соединения вообще не содержат азот.
Таким образом, контролируя внесение азотсодержащих соединений, вы можете поддерживать нитраты на низком уровне в уже созревшем аквариуме, или снизить уровень аммиака/нитритов в аквариуме, который находится в процессе созревания (или в аквариумах, в которых азотный цикл/биоравновесие были прерваны/нарушены).
Все растения и животные содержат протеины (аминокислоты) и липиды, каждые из которых содержат различное число атомов азота. Однако сахар, углеводы (крахмал) и большинство жиров (жиры это одна из форм липидов, обычно не содержащая атомов азота) не содержат атомов азота и поэтому НЕ МОГУТ непосредственно вносить вклад в установление азотного цикла в аквариуме или пруде (однако бактерии, питающиеся жирами, размножаясь, могут опосредствованно влиять на количество аммиака/нитрита/нитрата).
Также животная и растительная ткани имеют различное количество азотсодержащих молекул (в частности, растительная ткань содержит меньше азотсодержащих молекул, чем животная ткань).
Некоторые липиды, в которых все-таки содержатся атомы азота, содержат их в достаточно небольшом количестве, чтобы ими можно было просто пренебречь.
Стоит упомянуть, что если сахары, углеводы и жиры не вносят вклад в установление азотного цикла, в то же время они добавляют бионагрузку на систему, хоть и в меньшей степени, чем азотсодержащая органика.
Таким образом, чем больше рыб, тем больше азотседержащих соединений высвобождается в аквариуме/пруде, а использование высокопротеиновых кормов, таких как, например, замороженные креветки, также добавит в аквариум азотседержащие соединения.
Вот некоторые химические формулы в качестве примера:
* Глицерол, основной сахар и центральный компонент многих липидов:С3-Н5-(ОН)3.
* Глюкоза, обычный сахар: С6-Н12-О6.
* Альфа-линоленовая кислота, жир; омега-3 жирная кислота с короткой цепью: CH3CH2CH=CHCH2CH=CHCH2CH=CH(CH2)7COOH.
* Психозин, промежуточный липид в процессе биосинтеза: C24-H47-NO7.
* Лейцин, основополагающая аминокислота (протеин): C6H13NO2 в фильтрах, правда, они для того и не предназначены).
|
|
|
|
|
