Глава 3. Биологическое равновесие

Уже на самых ранних этапах увлечения аквариумом, в период его оборудования и заполнения, начинающие любители сталкиваются с целым рядом проблем и противоречий. Только недавно залитая вода вдруг мутнеет, растения не растут, рыбы гибнут, а смена воды, усиление освещения и другие экстренные меры приводят лишь к временному исправлению положения. Эта довольно типичная ситуация связана с необходимостью стабилизации, установления равновесия во вновь оборудованном комнатном водоеме. Для аквариума в целом характерны те же закономерности, что и для любого пресноводного водоема, упрощенной моделью которого он является. Одним из основных свойств экосистемы (как, впрочем, и других биологических систем - от клетки до популяции) является способность сохранять состояние равновесия и противостоять различным изменениям. Однако, в отличие от естественных водоемов, состояние обитателей аквариума в значительно большей мере определяется нашим вмешательством. В результате концентрация кислорода, освещение, температура, качественный и количественный состав пищи в аквариуме не относятся к лимитирующим (ограничивающим) факторам.

Тем не менее целый ряд показателей, в первую очередь активная реакция воды, жесткость и содержание в ней углекислоты определяются жизнедеятельностью растений, рыб и микроорганизмов. Кроме того, каждый из этих показателей связан с другими чисто химическим путем. Так, гидролиз (взаимодействие с водой) гидрокарбонатов кальция и магния способствует образованию гидроксидных ионов и тем самым подщелачиванию воды:

Нестойкая угольная кислота тотчас распадается с образованием углекислого газа и воды:

Таким образом, чем больше в воде содержится гидрокарбонатных ионов, т. е. чем выше ее жесткость, тем более щелочной будет среда.

Ранее уже говорилось, что растения способствуют образованию углекислых солей, например СаСО₃. При наличии в воде избытка СО₂ возможна реакция

приводящая к повышению устранимой карбонатной жесткости, а с учетом реакции гидролиза - и к подщелачиванию воды. Следует отметить возможность подкисления воды (увеличения концентрации ионов водорода) за счет диссоциации угольной кислоты:

На практике, однако, слабая угольная кислота диссоциирует очень незначительно и ролью этих реакций в увеличении кислотности воды можно пренебречь.

Кроме чисто химических процессов очень большую роль в регуляции карбонатной жесткости воды и ее кислотности играют растения. Различные растения в неодинаковой мере способны использовать связанный углекислый газ; усвоение же свободного СО₂ может привести к его дефициту в жесткой воде. К растениям, усваивающим только свободный углекислый газ, относятся водные мхи Fontinalis. В то же время высшие растения способны ассимилировать углекислоту гидрокарбонатов, что приводит к резкому возрастанию рН (до 10,2-10,4). Таким образом, кроме роли продуцентов кислорода растения выполняют очень важную роль естественных регуляторов рН, концентрации СО₂ и жесткости.

Из животных обитателей аквариума на первом месте, конечно, находятся рыбы, так как в отличие от естественных водоемов роль других животных организмов (главным образом, беспозвоночных) здесь ничтожна. Существенной особенностью аквариумов, отличающей их от естественных водоемов, следует считать возможность легкой регуляции численности и плотности заселения и отсутствие такого лимитирующего фактора, как питание рыб. Тщательное очищение аквариума предотвращает обычно сильное развитие процессов гниения и брожения, а вместе с тем и накопление недоокисленных, ядовитых для рыб веществ.

Иногда рыбы страдают от недостатка кислорода, что может быть связано с перенаселенностью аквариума или с его перегруженностью окисляющимися органическими веществами. Как это ни парадоксально на первый взгляд, но часто причиной дефицита кислорода является избыточная засаженность растениями. Дело в том, что каждой живой растительной клетке кроме фотосинтеза свойственно дыхание - процесс, принципиально не отличающийся от дыхания животных клеток, в результате которого происходит потребление кислорода и выделение углекислого газа. На свету количество кислорода, выделяющегося при фотосинтезе, превышает его потребление в процессе дыхания. Ночью, когда фотосинтез прекращается, дыхание растений весьма ощутимо сказывается на содержании кислорода в воде. Периодичность фотосинтеза, кстати, определяет и колебания содержания СО₂, жесткости и активной реакции среды. Основные происходящие при этом изменения не отличаются от описанных выше.

Огромную роль в жизни аквариума играют микроорганизмы. Здесь встречаются как бактерии, использующие для жизнедеятельности кислород (аэробы), так и способные к жизни в бескислородной среде (анаэробы), в основном обитающие в глубоких слоях грунта. Они "заселяются" в аквариум обычно независимо от нашей воли с водой, рыбами и растениями.

Начальные этапы установления равновесия характеризуются интенсивной вспышкой развития различных микроорганизмов, что связано с избытком пищи, отсутствием накапливающихся позднее веществ, тормозящих их рост, и др. Часто именно этот период характеризуется помутнением воды, ее цветением и другими нежелательными явлениями. В этом случае не следует пытаться изменять сразу все доступные для регулирования параметры - освещение, воду, температуру и т. д.

В целом при оборудовании аквариума нужно придерживаться такой последовательности действий. После того, как отстоявшаяся вода освободилась от растворенного хлора, производится посадка наиболее неприхотливых растений, которые призваны принять на себя первый удар резких колебаний рН, газового и солевого состава воды нового аквариума. Для создания необходимой микрофлоры и с целью ускорения процессов биологической стабилизации новой воды в нее добавляется старая, взятая из давно функционирующего аквариума. Хорошие результаты дает добавление торфяного экстракта, подкисляющего воду и способствующего созданию благоприятной для жизнедеятельности микроорганизмов среды.

Следует учесть, что основная роль микроорганизмов сводится к разрушению органических остатков и их минерализации, т. е. переводу их в минеральные (неорганические) соединения, доступные для растений. Интенсивность этих процессов зависит как от вида микроорганизмов, так и от наличия кислорода. Как правило, в аэробных условиях интенсивность почвенных процессов и круговорота веществ повышается, однако в некоторых случаях избыток кислорода может пагубно повлиять на развитие тех анаэробных бактерий, для которых он является ядом (так называемые облигатные анаэробы).

Помещение рыб, а также посадку редких и требовательных растений можно производить лишь тогда, когда вода просветлеет, а посаженные ранее растения дадут свежие листья. К этому моменту, который может наступить через одну-две недели, начальную стадию биологической обработки воды можно считать законченной, а воду - пригодной для жизни большинства рыб. Окончательное равновесие и полная сбалансированность всех процессов устанавливаются значительно позже, иногда спустя несколько месяцев.