Физико-химические характеристики водыВода в различных водоемах имеет свои физические и химические характеристики. Те условия, которые являются оптимальными для одного вида рыб, могут оказаться совершенно неприемлемыми для другого и вызвать гибель. Наиболее важными характеристиками воды в аквариумной практике являются: ее температура (Т °С); содержание кислорода (О2), сероводорода (H2S); углекислого газа (СO2); водородный показатель (рН); общая жесткость (dH); временная, или переменная, или карбонатная жесткость (dKH); содержание соединений азота и др.
Температура воды *. Температура тела рыб зависит от Т, за исключением отдельных видов, обладающих способностью к частичной терморегуляции. Это определяет характер и скорость физиологических процессов и обмена веществ. С повышением Т они ускоряются, а с понижением замедляются. В природе, особенно в небольших водоемах, в тропиках в течение года, а в умеренных широтах чаще летом наблюдаются колебания Т из-за дневного ее прогрева и ночного охлаждения. Такие колебания полезны для организма рыб, если носят плавный характер. Иногда амплитуда колебании Т может достигать 10 град. и более. В естественном водоеме рыбы могут подняться или опуститься в горизонты с оптимальной Т, а в аквариуме такой возможности нет. Поэтому для большинства видов лучше, если разница между максимальной дневной и минимальной предутренней Т не будет превышать 2...3 град. В период нереста разница между дневной и ночной Т не должна быть больше 1 град. * В СССР, Германии, ЧСФР и большинстве других стран Т определяется по шкале Цельсия (°С). В английской и американской литературе по аквариумистике температура обычно указывается по Фаренгейту (°F). 1 °C = 5/9 (°F – 32). Для каждого вида рыб приемлем определенный интервал Т, ниже и выше которого рыбы погибают. В некоторых случаях при значительном понижении Т рыбы лишь становятся вялыми, но не погибают, однако это не значит, что они могут переносить такую Т без последствий: у них может пропасть способность размножаться, развиваются болезни. Поэтому колебания Т должны быть небольшими. Для большинства тропических видов рыб, за исключением короткоцикловых, оптимальной будет Т 24 + 2 °С. Для холодноводных рыб Т индивидуальна и зависит от вида, но для всех видов нежелателен резкий перепад, что особенно часто бывает при пересадках. При пересадке из теплой воды в холодную у рыб наступает шоковое состояние. Они медленно плавают, едва шевеля плавниками и жаберными крышками, или неподвижно лежат на дне, после чего часто погибают. При пересадке из холодной воды в теплую, наоборот, рыбы начинают метаться по аквариуму, нередко выпрыгивая из воды. Чтобы этого не случилось, пересадку можно производить, когда разница Т в обоих сосудах не будет слишком велика, а лучше будет одинакова. Некоторые неприхотливые рыбы, например ротан, свободно переносят перемещения из одной воды в другую с разницей Т + 5...6 град. Для большинства тропических видов при пересадке взрослых рыб из одного сосуда в другой разница Т не должна превышать 2 °С, если перемещают из теплой воды в более холодную, и 4 °С – если из холодной в теплую. Для очень нежных видов, а также для мальков эта разница должна быть в 2 раза меньше. Тропических рыб всегда лучше пересаживать из холодной воды в более теплую, чем наоборот. Повышение Т у большинства рыб стимулирует нерест, хотя бывает и наоборот, например у сомиков из рода Согуdoras. Поэтому икромечущих рыб не следует все время содержать при высокой T, так как после этого от них будет трудно получить потомство, в лучшем случае рыбы будут нереститься в течение одного года, к тому же у всех видов рыб, а у короткоцикловых особенно (в частности у карпозубых), при этом ускоряются процессы старения организма и уменьшается продолжительность жизни. Содержание растворенного в воде кислорода. Рыбы дышат кислородом, растворенным в воде. Некоторые имеют приспособления для дополнительного дыхания атмосферным воздухом. Источником кислорода служат водные растения и атмосферный воздух. Из воздуха значительное количество его поступает, если поверхность аквариума велика, а уровень воды в нем невысок и она перемешивается до дна. Такие аквариумы чаще применяют в качестве нерестилищ, и рыб в них, как правило, находится немного. В обычном декоративном аквариуме, особенно в аквариуме-ширме, поверхность воды бывает небольшой, а слой ее значителен, поэтому кислорода из воздуха поступает мало, тем более в придонные слои. Если в аквариуме отсутствуют водные растения, то рыбы испытывают недостаток кислорода, задыхаются, держатся у поверхности воды и хватают воздух ртом. Если в аквариуме много растений, его нельзя оставлять надолго неосвещенным, так как рыбы могут задохнуться из-за того, что в темноте фотосинтез отсутствует. Точно такой же процесс происходит в аквариуме, где развиваются микроскопические водоросли (не путать с водными растениями!) – вода становится зеленой и мутной, то есть "цветет". При массовом развитии водорослей в темноте происходит интенсивное выделение углекислоты, что может вызвать гибель рыб. На свету в этом случае выделяется слишком много кислорода. Избыток его в виде пузырьков покрывает жабры рыб у также оказывает вредное воздействие. Для того чтобы этого не происходило, в аквариуме необходимо установить правильный световой режим. При большом количестве рыб в аквариуме в нем надо устроить дополнительную аэрацию воды с помощью компрессора и поставить фильтры, а для большинства видов рыб нужно регулярно заменять часть воды. Для этого нужно 2...4 раза в месяц сливать 10...50% воды со дна и добавлять свежую. Жесткость воды. Термин "жесткость" употребляют только по отношению к пресной воде. Применительно к воде морей и океанов употребляют термин "соленость". В воде любого естественного водоема присутствуют ионы кальция (Са++) – элемента, входящего в состав костей рыб и раковин моллюсков. Вода многих естественных водоемов содержит и ионы магния (Mg++). Суммарное содержание в воде кальция и магния определяет ее общую жесткость. Другие катионы существенного влияния на жесткость воды не оказывают из-за их ничтожного содержания. В СССР общую жесткость воды выражают в миллиграмм-эквивалентах ионов Са++ и Mg++, содержащихся в 1 л воды. Масса 1 мгo экв. ионов Са++ равна 20,04 мг, а 1 мг o экв. ионов Mg++–12,16 мг. Однако в аквариумной практике общую жесткость по традиции выражают в градусах, так как раньше ее определяли по содержанию в воде СаО. Один немецкий и русский градус общей жесткости (dH) равен 10 мг СаО в 1 л воды. В других странах существуют собственные обозначения общей жесткости (табл. 1).
* Ранее 1 американский градус жесткости приравнивался 0,02 (мг х экв.)/л, точнее 0,01998 (мг х экв.)/л. Вода, соответствующая 0...5° dH, считается очень мягкой, 5...10–мягкой, 10...20–средней жесткости, 20...30–жесткой, более 30° dH – очень жесткой. В природных водоемах общая жесткость в течение года непостоянна. Она увеличивается из-за испарения воды. Уменьшается в сезон дождей, во время таяния льда и снега. Общая жесткость является суммой временной и постоянной жесткостей. Временная, или карбонатная, жесткость (dKH) определяется наличием в воде гидрокарбонатов кальция и магния, которые при ее кипячении около часа превращаются в малорастворимые карбонаты и выпадают в осадок. Правда, впоследствии карбонаты, выпавшие в осадок, в значительной мере вновь растворяются, особенно в щелочной воде (рН 8,3 и выше), и временная жесткость вновь частично повышается. Сумма оставшихся в воде после ее кипячения элементов определяет ее постоянную или некарбонатную жесткость. Она зависит обычно от содержания кальциевых и магниевых солей серной и соляной кислот. Временная жесткость создает большие помехи при разведении многих видов рыб. В водоемах СССР жесткость воды различна. Наиболее мягкая вода в водоемах, питаемых только атмосферными осадками, если грунты их не содержат кальция, в водоемах тайги и тундры, особенно расположенных на вечной мерзлоте, в лесных водоемах (лужах, болотах, особенно торфяных), в реках, протекающих в местностях с такими же грунтами (в частности, это относится к бассейну Амура). Очень жесткая вода бывает в водоемах с дном, сложенным из кальциевых пород, во многих подземных и ключевых водах. Общая жесткость водопроводной воды не должна превышать 7(мг х экв. л, то есть около 20° dH. В Москве общая жесткость воды может быть от 4 до 12°dH. в Ленинграде – до 2...3, в Одессе – 12° dH и выше. Соотношение временной и постоянной жесткости в водоемах может быть различным, причем первая бывает обычно выше (табл. 2).
Для содержания и особенно разведения многих видов рыб необходима вода определенной жесткости. В действующем аквариуме жесткость со временем снижается, так как кальций идет на построение раковин моллюсков, усваивается рыбами и растениями. В пустом аквариуме она повышается из-за испарения, а также перехода кальция из грунта в воду. Уменьшить жесткость можно, добавив дистиллированную, дождевую или образовавшуюся из растаявшего льда воду, а также с помощью приборов-умягчителей, которые работают на ионообменных смолах. В последнем случае необходимо, чтобы вода отстоялась в течение недели (лучше 2...3 нед), затем ее нужно слить через шланг, оставляя на дне сосуда слой толщиной в несколько сантиметров. Перед заливкой в аквариум нужно эту воду пропустить через воронку, заполненную ватой, а еще лучше через бумажные фильтры. Для увеличения жесткости нужно положить в воду кусочки мела, известняка, сделать грунт из мраморной крошки и из чайника вылить в аквариум нижний слой кипяченой воды, а также можно добавить хлориды кальция и магния. Общую жесткость воды определяют титрованием трилоном Б. Это можно сделать самому. Методика описана в книгах М.Н.Ильина, Ф.М.Полканова и многих других. Водородный показатель. Эта величина характеризует кислотные свойства, которые оказывают существенное влияние на биологические и биохимические процессы и поэтому имеют очень важное значение в жизни рыб, особенно в период нереста и развития икры и личинок. В результате электролитической диссоциации часть молекул воды распадается на катион водорода (Н+) и анион гидроксила (ОН-), эта реакция обратимая: Н2О -> <- Н+ + ОН- . Водородный показатель численно равен отрицательному десятичному логарифму концентрации (точнее активности) ионов Н+, выраженной в молях (единицах количества вещества в Международной системе единиц СИ) на литр: рН = –lg[H+], где Н+ – концентрация ионов водорода. Водные растворы могут иметь рН от 0 до 14. При 22 °С и рН 7 среда является нейтральной, то есть молярные концентрации Н+ и ОН- равны. В практике при рН от 1 до 3 вода считается сильнокислой; 3...5 – кислой; 5...6 – слабокислой; 6...7 – очень слабокислой; 7 – нейтральной; 7...8 – очень слабощелочной; 8...9 – слабощелочной; 9...10 – щелочной; 10...14 – сильнощелочной. Водопроводная вода и вода в естественных проточных водоемах СССР обычно близка к нейтральной. Для содержания и разведения многих рыб необходима вода с определенной активной реакцией. Сильнокислая, кислая, щелочная и сильнощелочная вода для аквариумных рыб не подходит. Она должна быть нейтральной, очень слабокислой или очень слабощелочной. Для многих карпозубых и некоторых харациновых вода может быть слабокислой. В случае резкого изменения рН рыбы могут погибнуть*. Чтобы этого не произошло, не следует сразу подменивать большой объем воды, свежую воду необходимо доливать порциями. Очень важно не забывать это, имея дело с цихлидами Больших африканских озер, особенно из оз. Танганьика. При переносе рыб для нереста в другой аквариум, где рН значительно отличается, сначала на несколько часов следует поместить в воду с промежуточным значением рН. *рН – величина логарифмическая и ее изменение на одну единицу означает увеличение кислотности или щелочности в 10 раз, на две единицы – в 100 раз, на три единицы – в 1000 раз. При подготовке воды не следует забывать, что диссоциация молекул воды и, следовательно, значения рН зависят от Т и что рН 7 – показатель нейтральности среды лишь при 22 °С. При таком же рН при Т 15 и 30 °С нельзя считать воду нейтральной, так как этим температурам будут соответствовать другие значения рН. Так, например, при Т 100 °С нейтральной вода будет при рН = 6, при Т ниже 22 °С значение рН немного более 7, но в любом случае в нейтральной среде концентрации H+ и ОН- должны быть равны. В течение года и в течение суток рН изменяется. Последнее обстоятельство особенно важно. При дыхании не только животные, но и растения выделяют углекислый газ (СО2), поэтому, если в аквариуме слишком много растений, а тем более если вода цветет, в темное время суток, когда фотосинтез отсутствует, в процессе дыхания выделяется большое количество углекислого газа, и реакция среды, особенно к утру, становится кислой. При ярком освещении в результате интенсивного фотосинтеза, когда углекислота потребляется растениями, реакция среды становится щелочной. В жесткой пресной воде реакция воды более щелочная и перепады значений рН намного меньше, чем в мягкой, так как в ней больше соединений, присутствие которых играет буферную роль, сглаживая колебания рН. В основном это карбонатные (СО3- - ) и бикарбонатные (HCO3- -) ) ионы. Чтобы в аквариуме не происходило резких перепадов значений рН, в нем, особенно при большом количестве растений, хотя бы ночью необходима продувка воды воздухом. На величину рН влияют и такие процессы, как нитрификация *, денитрификация **, окисление сульфидов и восстановление сульфатов (табл. 3). * Нитрификация – процесс превращения восстановленных соединений азота в окисленные неорганические, происходящий в воде и почве при участии бактерий и в частных случаях грибов. ** Денитрификация – процесс восстановления окисленных соединении азота (нитратов, нитритов) до газообразных продуктов (азота. реже до его закиси или окиси), происходящий в результате жизнедеятельности бактерий.
Поскольку в аквариумах процессы биологического окисления преобладают над процессами восстановления, с течением времени рН понижается. В пресной воде стоячих водоемов и в аквариумах существует определенная зависимость между dH и рН: обычно мягкая вода является слабокислой за счет углекислоты и малых буферных свойств из-за отсутствия углекислых солей кальция и магния и наличия в ней гуминовых кислот, и наоборот, жесткая вода обычно имеет щелочную реакцию. Дистиллированная вода, лишенная солей, в результате растворения в ней углекислого газа приобретает слабокислую реакцию. Для нереста многих рыб нужно готовить водную смесь с помощью дистиллированной воды. В этих случаях не следует забывать, что свежеприготовленная дистиллированная вода содержит в 10 раз больше углекислого газа (рН может быть 5,7...5,5 и ниже), чем отстоенная в течение 2 недель. Чтобы дистиллированная вода стала нейтральной, как можно быстрее ее нужно аэрировать. Водопроводная вода после кипячения имеет обычно нейтральную реакцию. Чтобы подкислить воду, можно использовать торф, взятый из торфяников, расположенных на возвышенностях, или торфяной экстракт, получаемый при кипячении торфа в воде с последующим фильтрованием. Сильно подкислять воду этим способом не стоит, так как в ней появится много дубильных веществ, избыток которых вреден. Для значительного подкисления можно применять 10%-ные растворы химически чистых ортофосфорной или соляной кислот, а также препарат торумин (ФРГ). Увеличить щелочность воды можно добавлением питьевой соды. Для определения рН воды в аквариуме можно пользоваться бумажными индикаторами, изменение окраски которых при смачивании сравнивается с цветной шкалой. Углекислый газ. Он образуется в результате дыхания животных и растительных организмов, при разложении органических веществ под влиянием бактерий. Углерод, входящий в его состав, в процессе фотосинтеза используется растениями и водорослями для построения тканей своего тела. При недостатке углекислого газа (СO2) растения плохо растут. В атмосфере его содержится 0,03...0,04%, в то время как в воде он может находиться в свободном состоянии (в растворенном виде) в больших количествах (до 2% и более). Кроме того, он также реагирует с водой, образуя слабую угольную кислоту – H2CO3). В соединении с кальцием получаются бикарбонат – Ca(HCO3)2 и карбонат – СаСО3. Карбонат в воде малорастворим и при резком увеличении содержания СO2 в ночное время может выпасть в виде белого осадка – налета на листьях растений, на стенках аквариума. В больших количествах (более 30 мг/л) углекислый газ токсичен для рыб. Кроме того, резкое его увеличение в темное время суток (при избытке растений, цветении воды) в сочетании с усиленным фотосинтезом в светлое время вызывает резкие изменения рН, что крайне отрицательно влияет на обитателей аквариума. Сероводород. Остатки пищи, не съеденной рыбами, опускаются на дно, где разлагаются бактериями. В таких случаях в непродуваемых аквариумах (без искусственной подачи воздуха), особенно высоких, у дна может возникнуть дефицит кислорода, и в этом случае органические остатки не окисляются, а гниют с выделением сероводорода, что может явиться причиной гибели рыб. Сероводород образуется и в том случае, если в воде достаточно кислорода, но грунт в аквариуме состоит из очень мелкого морского песка. Песчинки плотно прилегают одна к другой и не пропускают внутрь грунта кислород. На присутствие сероводорода указывает потемнение верхнего слоя песка; если слить воду из аквариума, со дна почувствуется характерный для сероводорода запах тухлых яиц. Азот и его соединения. В атмосфере азот составляет 78%. В воде он малорастворим и рыбам вреда практически не приносит. Исключение составляют случаи чрезмерной аэрации аквариумов, когда при создании избыточного давления пузырьки скопившегося азота могут закупорить у рыб кровеносные сосуды. Соединения азота, получающиеся в результате разложения бактериями органических соединений (остатков корма, экскрементов и др.), несравненно более опасны. Наиболее токсичным является аммиак (NH3) – бесцветный газ с резким характерным запахом, очень хорошо растворяющийся в воде (при 20 °С в 1 объеме воды растворяется 700 объемов NH3), в результате чего появляется аммиачная вода, в обиходе именуемая нашатырным спиртом; менее опасным является аммоний (NH4+), появляющийся в результате реакции NH3 + Н2O -> <- NH3 o Н2О -> <- (NH4OH) -> <- -> <- NH4- + ОН-. До недавнего времени считалось, что в ткани животных может проникать только аммиак. Последние исследования показали, что и аммоний – тоже. Соотношение аммиака и аммония зависит от рН воды. В кислой среде присутствует только аммоний, в нейтральной (рН 7) – 1% аммиака и 99% аммония; при рН 8 – соответственно 4 и 96%; при рН 9 – 25% аммиака и 75% аммония. При высоком рН аммиак более токсичен, чем аммоний; при низком содержании в воде растворенного кислорода токсичность аммиака и аммония увеличивается. Однако если содержание аммония в количестве 0,2 мг/л считается допустимым, то такое же количество аммиака убивает рыб. По этой причине не следует доливать единовременно большую дозу подмениваемой воды, так как в результате повышения рН аммоний может перейти в аммиак и вызвать гибель рыб. Особенно важно это учитывать при содержании танганьикских рыб. Под действием групп специфических микроорганизмов (нитрифицирующие бактерии из семейства Nitrobacteriaceae) аммиак и аммоний окисляются сначала до азотистой кислоты (НNО2), затем другие бактерии из этого семейства окисляют ее до азотной кислоты (HNO3). Нитриты (соли азотистой кислоты) малоустойчивы, но ядовиты для рыб даже в слабых концентрациях, так как окисляют гемоглобин крови до метгемоглобина, неспособного переносить кислород, и, кроме того, по-видимому, влияют на ткани и сосудистую систему рыб, в то время как конечный продукт распада органики – нитраты (соли азотной кислоты) значительно менее ядовиты. Нитраты потребляются растениями. Однако, если растения отсутствуют и к тому же аквариум перенаселен рыбами, нитраты накапливаются в избытке, что приводит к обратному процессу (редукции), в результате чего нитраты превращаются в нитриты и аммиак. В таких случаях "старая" вода оказывается более ядовитой; поэтому, чтобы не допустить гибели рыб, необходима регулярная ее подмена – 10...15% объема еженедельно, а при сильной перенаселенности до 50...100% объема, последнее переносят не все виды рыб, так что лучше не допускать перенаселения аквариума такими видами. Для обнаружения в воде нитритов применяют специальные реактивы, изменяющие свой цвет в их присутствии. Количественно их содержание можно определить аналитически, для чего следует обратиться в гидрохимическую лабораторию. Кроме упомянутых факторов на рыб и других животных, обитающих в аквариумах, могут действовать и другие. Например, изменения атмосферного давления, продолжительность фотопериода (соотношение дня и ночи), интенсивность освещенности, ультрафиолетовое облучение, озонирование, электромагнитные поля, ионизирующая радиация, а также различные вещества, находящиеся в воздухе и способные диффундировать в воду (табачный дым, сернистый газ и др.). |