Оптимални параметри за соленоводен рифов аквариум

[T-rex]

Една от основните роли на аквариста и неговият коралов рифов аквариум е да гарантира, че условията са подходящи за обитателите му. Има много различни атрибути на аквариума, които трябва да бъдат контролирани, включително осветление, воден поток, температура и концентрациите на много химикали във водата. Тази статия се фокусира върху въпросите, свързани с химичния състав на водата, като показва препоръки за най-важните от различните химични параметри в рифов аквариум.

Таблица 1 показва обобщение на някои от най-важните параметри на водата в рифовите аквариуми. Таблица 2 показва някои от по-малко критичните параметри или тези, които са твърде сложни за внимателен контрол от много акваристи, но за които много акваристи имат притеснения или въпроси. Останалата част от тази статия предоставя рационалното и допълнително обсъждане на всеки от параметрите в тези таблици.

Някои акваристи са започнали да се фокусират повече върху измерването на микроелементи (т.е. тези, които присъстват на много ниски нива, като желязо или мед). С изключение на желязото, което има дълга история на приложение в дозирането, няма да навлизаме в подробности за тези други микроелементи в този момент, тъй като методите за тяхното измерване и контрол не са толкова прости, колкото другите йони в тази статия.

Препоръчително е първо да прочетете тази статия.


Таблица 1. Параметри, критични за контрол в рифови аквариуми.



Критични параметри

Калций

Много корали използват калций, за да образуват скелетите си, които са съставени предимно от калциев карбонат. Коралите получават по-голямата част от калция за този процес от околната вода. Следователно, калцият често се изчерпва в аквариуми, в които живеят бързо растящи корали, варовикови червени водорасли (коралови водорасли), Tridacnids (миди) и Halimeda (макроводорасли, съдържащи калциев карбонат). Тъй като нивото на калций пада под 360 ppm, става все по-трудно за тези организми да събират достатъчно калций, като по този начин забавят растежа си.

Поддържането на нивото на калций е един от най-важните аспекти на отглеждането на коралови рифови аквариуми. Повечето рифови акваристи се опитват да поддържат приблизително естествени нива на калций в своите аквариуми (~420 ppm). Не изглежда повишаването на концентрацията на калций над естествените нива да засилва калцификацията (т.е. растежа на скелета) в повечето корали.

Поради тези причини, предлагам акваристите да поддържат ниво на калций между около 400 и 550 ppm, въпреки че по-високото ниво обикновено не е проблем, докато не стане толкова високо, че утаяването на калциев карбонат да стане проблематично. Акваристите с много слаби нужди може да са в състояние да поддържат калция чрез смяна на водата, особено след като някои солни смеси съдържат прекомерно количество калций. Но повечето установени аквариуми с растящи твърди корали и коралови водорасли ще изискват известно добавяне на калций, а в някои случаи може да е необходимо всеки ден.

Обикновено e приемливо използването на балансирана система от добавки за калций и алкалност за рутинна поддръжка. Най-популярните от тези балансирани методи включват варова вода (kalkwasser), реактори с калциев карбонат/въглероден диоксид и двукомпонентни или трикомпонентни системи от добавки за калций и алкалност. Ако обаче калцият е изчерпан и трябва да се повиши значително, такива балансирани методи не са добър избор, тъй като ще повишат алкалността твърде много. В този случай добавянето на калциев хлорид е добър метод за повишаване на калция с еднократна корекция.

Алкалност

Подобно на калция, много корали също използват ,,алкалност", за да образуват своите скелети, които са съставени предимно от калциев карбонат. Смята се, че коралите поемат бикарбонат, превръщат го в карбонат и след това използват този карбонат, за да образуват скелети от калциев карбонат. Този процес на преобразуване е показан като:

HCO3- → CO3-- + H+

Бикарбонат → Карбонат + протон (който се освобождава от корала)

За да се гарантира, че коралите имат достатъчно количество бикарбонат за калцификация, акваристите могат просто да измерят бикарбоната директно. Проектирането на тестов комплект за бикарбонат обаче е малко по-сложно, отколкото за алкалност. Следователно, използването на алкалност като заместител на бикарбоната е дълбоко вкоренено в хобито на рифовите аквариуми.

И така, какво е алкалност? Алкалността в морски аквариум е просто мярка за количеството киселина (H+), необходимо за намаляване на pH до около 4,5, където целият бикарбонат се превръща във въглеродна киселина, както следва:

HCO3- + H+ → H2CO3.

Необходимото количество киселина е равно на количеството наличен бикарбонат, така че когато извършвате титруване на алкалност с тестов комплект, вие броите броя на наличните бикарбонатни йони. Това обаче не е чак толкова просто, тъй като някои други йони също поемат киселина по време на титруването. Както боратът, така и карбонатът също допринасят за измерването на алкалността, но бикарбонатът доминира над тези други йони, тъй като те обикновено са с по-ниска концентрация от бикарбоната. Така че познаването на общата алкалност е подобно, но не точно същото като знанието колко бикарбонат е наличен за коралите. Във всеки случай, общата алкалност е стандартът, който акваристите използват за тази цел.

За разлика от концентрацията на калций, широко разпространено е мнението, че някои организми калцифицират по-бързо при нива на алкалност, по-високи от тези в нормалната морска вода. Този резултат е демонстриран и в научната литература, която показва, че добавянето на бикарбонат към морската вода увеличава скоростта на калцификация в някои корали. Следователно усвояването на бикарбонат може да се превърне в ограничаващо за скоростта в много корали. Това може отчасти да се дължи на факта, че външната концентрация на бикарбонат не е голяма в началото.

Поради тези причини поддържането на алкалност е критичен аспект от отглеждането на аквариуми в коралови рифове. При липса на добавки, алкалността ще спадне бързо, тъй като коралите използват голяма част от това, което се съдържа в морската вода. Смяната на водата обикновено не е достатъчна за поддържане на алкалност, освен ако не се наблюдава много малко калцификация. Повечето рифови акваристи се опитват да поддържат алкалност на нива, равни или малко над тези на нормалната морска вода, въпреки че точно какви нива се стремят различните акваристи, зависи донякъде от целите на техните аквариуми.

Интересното е, че тъй като някои корали могат да калцират по-бързо при по-високи нива на алкалност и тъй като абиотичното (небиологично) утаяване на калциев карбонат върху нагревателите и помпите също се увеличава с повишаването на алкалността, търсенето на алкалност (и калций) се увеличава с повишаването на алкалността. Така че акваристът обикновено трябва да дозира повече калций и алкалност ВСЕКИ ДЕН, за да поддържа по-висока алкалност (например 11 dKH), отколкото за да поддържа 7 dKH. Не е необходимо само еднократно увеличение, за да се компенсира тази разлика. Всъщност калцификацията става толкова бавна, когато алкалността падне под 6 dKH, че рифовите аквариуми рядко падат много под тази точка, дори без дозиране: естествената калцификация почти е спряла на това ниво.

Като цяло добра опция е акваристите да поддържат алкалност между 7-11 dKH. Много акваристи, отглеждащи SPS корали и използващи ултра ниско-хранителни системи (ULNS), са установили, че коралите страдат от ,,изгорели върхове", ако алкалността е твърде висока или се променя твърде много. Изобщо не е ясно защо това е така, но такива аквариуми се чувстват по-добре при алкалност в диапазона 7-8 dKH.
Както бе споменато по-горе, нивата на алкалност над тези в естествената морска вода увеличават абиотичното утаяване на калциев карбонат върху топли предмети като нагреватели и помпени ролки, или понякога дори в пясъка. Това утаяване не само разхищава калций и алкалност, които акваристите внимателно добавят, но също така увеличава изискванията за поддръжка на оборудването и може да ,,повреди" пясъчното дъно, втвърдявайки го в парче варовик. Когато повишената алкалност е причина за това утаяване, тя може също да понижи нивото на калций. Следователно прекомерно високото ниво на алкалност може да създаде нежелани последици.

Предлагам акваристите да използват балансирана система от добавки за калций и алкалност от някакъв вид за рутинна поддръжка. Най-популярните от тези балансирани методи включват варова вода (kalkwasser), реактори с калциев карбонат/въглероден диоксид и двукомпонентни/трикомпонентни системи с добавки.

За бързи корекции на алкалността, акваристите могат просто да използват сода бикарбонат (натриев бикарбонат) или сода за пране (натриев карбонат; печена сода бикарбонат) с добър ефект. Последната повишава pH, както и алкалността, докато първата има много малък ефект на понижаване на pH. Могат да се използват и смеси, които много компании за доставка на химикали за хоби продават като буфери. Най-често обаче се предпочита натриевият карбонат, тъй като повечето аквариуми могат да бъдат подпомогнати от повишаване на pH.

Соленост

Съществуват различни начини за измерване и отчитане на солеността, включително сонди за проводимост, рефрактометри и хидрометри. Те обикновено отчитат стойности за специфично тегло (което няма единици) или соленост (в единици ppt или части на хиляда, приблизително съответстващи на броя грамове суха сол в 1 kg вода), въпреки че понякога се използва проводимост (в единици mS/cm, милисименси на сантиметър).

Донякъде изненадващо, акваристите не винаги използват мерни единици, които естествено следват от техниката им на измерване (специфично тегло за хидрометри, коефициент на пречупване за рефрактометри и проводимост за сонди за проводимост), а по-скоро използват мерните единици взаимозаменяемо.

За справка, естествената океанска вода има средна соленост от около 35 ppt, което съответства на специфично тегло от около 1,0264 и проводимост от 53 mS/cm. Тя често варира от 34-36 ppt над рифовете, но може да бъде по-висока или по-ниска локално поради различни причини, като например оттичане на прясна вода от сушата или изпарение от лагуна.

Доколкото знам, има малко реални доказателства, че поддържането на рифов аквариум на нива, различни от естествените, е за предпочитане. Изглежда е обичайна практика морските риби, а в много случаи и рифовите аквариуми, да се отглеждат на нива на соленост малко по-ниски от естествените. Тази практика произтича, поне отчасти, от убеждението, че рибите са по-малко стресирани при намалена соленост. Нямам представа дали това е вярно или не, но не съм виждал доказателства, че е вярно. В миналото сред акваристите са възниквали и значителни недоразумения относно това как специфичното тегло всъщност се свързва със солеността и плътността, особено като се имат предвид температурните ефекти. Например, плътността на морската вода е по-малка от специфичното тегло и измерванията със стъклени хидрометри може да изискват корекция на температурата, но по-новите устройства не изискват акваристът да прави корекции. Следователно, по-старите препоръки за соленост или специфично тегло може всъщност да не се отнасят до същите измервания, които акваристите правят днес, дори ако препоръчителните числа са били предадени от поколение на поколение.

Моята препоръка е да се поддържа солеността на естествено ниво. Предлагам да се насочите към целева соленост от 35 ppt (специфично тегло = 1,0264; проводимост = 53 mS/cm).

Температура

Температурата влияе върху обитателите на рифовите аквариуми по различни начини. На първо място, метаболизмът на животните се повишава с повишаване на температурата. Следователно, те могат да използват или произвеждат повече кислород, въглероден диоксид, хранителни вещества, калций и алкалност при по-високи температури. Тази по-висока скорост на метаболизма може също да увеличи както скоростта им на растеж, така и производството на отпадъци при по-високи температури.

Друго важно въздействие на температурата е върху химичните аспекти на аквариума. Разтворимостта на разтворени газове, като например кислород и въглероден диоксид, се променя с температурата. Кислородът, по-специално, може да е проблем, защото е по-малко разтворим при по-висока температура.

И така, какво означава това за акваристите?

В повечето случаи опитът за постигане на съответствие с естествената среда в рифов аквариум е достойна цел. Температурата обаче може да бъде параметър, който изисква отчитане на практическите съображения за малка затворена система, която може да претърпи прекъсване на захранването и да постави организмите в малко количество слабо аерирана вода, нещо, което рядко се случва в естествените рифове. Използването на океана като ориентир за определяне на температурите в рифовите аквариуми също може да доведе до усложнения, тъй като коралите растат добре в такъв широк диапазон от температури. Най-голямо разнообразие от корали обаче се среща във вода, чиято средна температура е около 29-34°C.
По време на нормално функциониране на рифов аквариум нивото на кислород и метаболизмът на обитателите на аквариума често не са важни фактори и много рифови аквариуми се справят добре с температури от ниските до средните 27°C. По време на криза, като например прекъсване на захранването, обаче, разтвореният кислород може бързо да се изразходва. По-ниските температури не само позволяват по-високо ниво на кислород преди спешна ситуация, но и ще забавят консумацията на този кислород, като забавят метаболизма на обитателите на аквариума. Производството на амоняк, когато организмите започнат да умират, също може да е по-бавно при по-ниски температури. Поради причини като тази, човек може да избере да постигне практически баланс между температури, които са твърде високи (дори ако коралите обикновено виреят в океана при тези температури), и такива, които са твърде ниски.

Тези естествени насоки оставят доста широк диапазон от приемливи температури. Поддържам аквариума си на около 27-29°C целогодишно. Всъщност съм по-склонен да държа аквариума по-хладен през лятото, когато прекъсване на захранването най-вероятно би го затоплило, и по-високо през зимата, когато прекъсване на захранването най-вероятно би го охладило. Като се имат предвид всички неща, препоръчвам температури в диапазона от 24-29°C, освен ако няма много ясна причина да се държи извън този диапазон.

Един допълнителен коментар относно температурите: наличието на малки температурни колебания не е непременно нежелателно. Макар че температурната стабилност може да звучи като желано свойство, а в някои случаи може и да е, проучванията показват, че организмите, които са аклиматизирани към ежедневни температурни колебания, стават по-способни да се справят с неочаквани температурни отклонения. Така че, докато аквариумно същество, което обикновено се нагрява само до 27°C, може да е много здравословно, същият организъм, адаптиран към диапазон от 25°C до 29°C, може да се справи по-добре с аквариум, чиетоpH случайно се повиши.


pH е мярка за концентрацията на протони (H+ йони) и хидроксидни (OH-) йони във водата. Акваристите отделят значително време и усилия, тревожейки се и опитвайки се да решат очевидни проблеми с pH на своите аквариуми. Част от тези усилия са оправдани, тъй като истинските проблеми с pH могат да доведат до лошо здраве на животните. В много случаи обаче единственият проблем е с измерването на pH или неговата интерпретация. Освен това, поддържането на подходяща алкалност в морската вода допринася много за осигуряване на приемливо pH, с няколко изключения, които ще бъдат обсъдени по-долу.

Няколко фактора правят наблюдението на нивото на pH в морския аквариум полезно. Единият е, че водните организми виреят само в определен диапазон на pH, който варира от организъм до организъм. Следователно е трудно да се обоснове твърдението, че определен диапазон на pH е ,,оптимален" в аквариум, в който живеят много видове. Дори pH на естествената морска вода (8,0 до 8,3) може да е неоптимално за някои от обитателите ѝ, но преди повече от осемдесет години беше установено, че нивата на pH, различни от естествената морска вода (например до 7,3), са стресиращи за рибите. Сега съществува допълнителна информация за оптималните диапазони на pH за много организми, но данните са недостатъчни, за да позволят на акваристите да оптимизират pH за повечето организми, които ги интересуват.

Освен това, ефектът на pH върху организмите може да бъде пряк или косвен. Известно е, че токсичността на метали като мед и никел за някои аквариумни организми, като мизиди и амфиподи, варира в зависимост от pH. Следователно, приемливият диапазон на pH на един аквариум може да се различава от друг аквариум, дори ако съдържат едни и същи организми, но имат различни концентрации на метали.

Промените в pH въпреки това оказват съществено влияние върху някои основни процеси, протичащи в много морски организми. Един от тези основни процеси е калцификацията или отлагането на калциево-карбонатни скелети, за което е известно, че зависи от pH, като обикновено спада с понижаването на pH. При достатъчно ниско pH (някъде под pH 7,7) кораловите скелети могат да започнат бавно да се разтварят. Използвайки този тип информация, заедно с интегрирания опит на много любители, можем да разработим някои насоки за това какъв е приемлив диапазон на pH за рифови аквариуми и кои стойности разширяват границите.

Приемливият диапазон на pH за рифови аквариуми е по-скоро мнение, отколкото ясен факт, и със сигурност ще варира в зависимост от източника на мнение. Този диапазон може също да е доста различен от ,,оптималния" диапазон. Обосноваването на това, което е оптимално, обаче е много по-проблематично, отколкото обосноваването на това, което е просто приемливо, така че ще се съсредоточим върху последното. Като цел бих предложил pH на естествената морска вода, около 8,2, да е подходящо, но аквариумите с коралови рифове очевидно могат да успеят в по-широк диапазон от стойности на pH. Според мен диапазонът на pH от 7,8 до 8,55 е приемлив диапазон за рифови аквариуми.

Всъщност много акваристи никога не измерват pH, а много от тези, които го правят, не правят нищо с получените резултати. Тази липса на действия обикновено е приемлива, тъй като повечето аквариуми естествено не попадат извън приемливите диапазони. Моментите, когато е най-важно поне от време на време да се проверява pH, са:

1. При използване на добавки с много високо pH, като например варова вода (kalkwasser). В този случай трябва да се уверите, че pH не надвишава около 8,55. При по-високи стойности утаяването на калциев карбонат върху помпи и други подобни може да стане прекомерно. Всяко повишаване на pH с 0,3 pH единици е еквивалентно на  удвояване на стойността на калция или алкалността по отношение на вероятността от утаяване на калциев карбонат (защото бикарбонатът се превръща в карбонат с повишаване на pH). Аквариумите често могат да достигнат pH, което е достатъчно високо, за да удвои скоростта на утаяване поради повишено pH, но не се срещат често аквариуми с калций или алкалност, които са двойно по-високи от нормалната стойност, което прави високото pH рисково.

2. Когато въздухът около аквариума е с повишени нива на въглероден диоксид, например в по-нов, по-тесен дом. Ниското pH поради повишено съдържание на въглероден диоксид във въздуха е МНОГО често срещано. Макар че може да е полезно да се гарантира, че pH остава над 8,0, има много фини аквариуми с долна граница на pH диапазона при pH 7,8. Под тази стойност бих предприел по-агресивни действия, като например повече свеж въздух в дома, доливане с варова вода (kalkwasser), тръба за свеж въздух отвън до входа на скимера или CO2 скръбър на входа на скимера.

Още информация за Ph тук

Магнезий

Основното значение на магнезия е взаимодействието му с калциевия и алкалния баланс в рифовите аквариуми. Морската вода и водата в рифовите аквариуми винаги са пренаситени с калциев карбонат. Тоест, нивата на калций и карбонат в разтвора надвишават количеството, което водата може да побере в равновесие. Как е възможно това? Магнезият е голяма част от отговора. Винаги, когато калциевият карбонат започне да се утаява, магнезият се свързва с нарастващата повърхност на кристалите на калциевия карбонат. Магнезият ефективно запушва повърхността на растящите кристали, така че те вече не изглеждат като калциев карбонат, което ги прави неспособни да привличат повече калций и карбонат, така че утаяването спира. Без магнезий, абиотичното (небиологично) утаяване на калциев карбонат вероятно би се увеличило достатъчно, за да попречи на поддържането на калций и алкалност на естествени нива.

Поради тази причина предлагам да се насочите към естествената концентрация на магнезий в морската вода: ~1285 ppm. За практически цели, 1250-1400 ppm е добре, а нива малко извън този диапазон (1250-1400 ppm) също вероятно са приемливи. По-високите нива може да са добре, но няма причина да се поддържат по-високи, с евентуалното изключение на опита за унищожаване на бриопсиса с определени магнезиеви добавки (което може да е ефикасно поради примес, а не поради самия магнезий). Не бих предложил да повишавате магнезия с повече от 100 ppm на ден при нормални условия, в случай че магнезиевата добавка съдържа токсични примеси. Ако трябва да го увеличите с няколкостотин ppm, разпределянето на добавянето в продължение на няколко дни ще ви позволи по-точно да достигнете целевата концентрация и евентуално може да позволи на аквариума да се справи с всички примеси, които добавката съдържа (като амоняк или следи от метали). Също така мисля, че измерването на магнезий е толкова податливо на грешки, че не си струва, и алтернативен начин е просто да се дозира пропорционално на дозирането на калций.

Коралите и кораловите водорасли в аквариума могат да изчерпят магнезия, като го включат в растящите си калциево-карбонатни скелети. Много методи за добавяне на калций и алкалност може да не доставят достатъчно магнезий, за да го поддържат на нормално ниво. Утаената варова вода (kalkwasser), например, е доста бедна на магнезий в сравнение с кораловия скелет. Следователно, магнезият трябва да се измерва от време на време, особено ако нивата на калций и алкалност в аквариума изглеждат трудни за поддържане. Аквариумите с прекомерно абиотично утаяване на калциев карбонат върху предмети като нагреватели и помпи може да страдат от ниски нива на магнезий (заедно с високо pH, калций и алкалност). Като цяло, магнезият обикновено се изчерпва с приблизително 10% от скоростта на изчерпване на калция или по-малко, в зависимост от съществата в аквариума. Всяка скорост на изчерпване, която е много по-висока от тази, се дължи или на грешки при тестване, или на смяна на водата със смес, която има различно ниво на магнезий от аквариума.

Много хора никога не се нуждаят от магнезиеви добавки. Някои солни смеси започват с толкова високо ниво, че никога няма да паднат под естествените нива, а някои методи за добавяне на калций и алкалност, като например качествена двукомпонентна система, добавят достатъчно магнезий, за да не спадне.


ТODO
https://www.reef2reef.com/ams/optimal-parameters-for-a-coral-reef-aquarium-by-randy-holmes-farley.79/