В природе этого обычно не происходит. Ливни в сезон дождей и наводнения обновляют все свойства водоема. А проточные воды — реки, ручьи, озера? Ведь большинство наших питомцев растет именно в проточной воде, чаще — в слабопроточной, а иногда на стремнине. Ничего этого в аквариумном саду создать нельзя.
Когда в новом аквариуме подводный сад начнет пышно развиваться, заметим этот момент и начиная с него обеспечим постоянное движение, обновление всей образовавшейся системы. Необходимые действия будут в совокупности составлять пять операций:
1. Регулярно, раз в две недели следует обновлять воду, вместо слитой добавлять свежую, отстоянную (заменяется не более 1/5 части воды).
2. Одновременно с первой операцией промывать фильтрующие устройства.
3. Держать в аквариуме минимальное число животных, кормить их раз в сутки и в меру, чтобы они съедали весь корм за 20 — 30 мин.
4. Регулярно, раз в месяц, тщательно, до желтизны, чистить поверхность песка (можно это делать и при выполнении первой операции), но если шланг, с помощью которого выполняется первая операция, длинный, со сливом воды в сантехнический узел, делать это нецелесообразно).
5. Раз в три месяца промывать весь песок прямо в аквариуме.
Пятую операцию проделывают так. Используется обычная система уборки аквариума: аквариум — трубка длиной 1 — 1,3 м — ведро. Диаметр трубки должен быть не менее 10 мм, она должна быть мягкой — или
резиновой, или из прозрачной пластмассы. На конец трубки одевают прозрачную, не очень широкую воронку (можно использовать плоские, расширяющиеся книзу пластмассовые бутылки от шампуней с отрезанным дном). Поместив в аквариум конец трубки с воронкой, запускают ток воды из аквариума в ведро. Осторожно подводят воронку к грунту и заглубляют края ее в песок. «Закипел» песок? Хорошо. Песчинки вертятся в струе, а муть уходит в трубку. Еще более заглубив края трубки, усиливают «кипение». Если песчинки взлетают слишком высоко и часть их уносится в трубку, второй рукой надо слегка пережать трубку, затормозить ток воды. Заглубив воронку еще и дойдя до дна аквариума, следует подержать немного воронку на этой глубине, пока из грунта не вымоется вся муть. Затем пережимают трубку и останавливают поток воды. Когда весь песок ляжет на дно, следует вынуть воронку, нацелить ее на соседний участок грунта и повторить все эти действия. Только надо быть осторожным у корней растений, можно даже возле кустов не очень тщательно «кипятить» песок: если по соседству среда будет более благоприятной, растения сами вытянут туда свои корни.
Естественно, что вместо грязной воды доливается свежая.
Если регулярно выполнять все эти операции, долгие годы удается сохранять подводный сад здоровым, так как редокс-потенциал в этом случае не достигает опасных величин.
О питании гидрофитов
«Поскольку гидрофиты никогда не испытывают недостатка в воде, лимитирующим в их развитии становится фактор питания», — замечает Г. Вальтер. Фотосинтез, как мы знаем, происходит на свету. Прежде всего, конечно, за счет использования углекислого газа, растворенного в воде. В атмосфере его доля крайне мала. Значит, диффундировать в воду, если в воде содержание растворенного CО2 уменьшается, он не может. Потребляя днем растворенный углекислый газ CО2, растения снижают содержание его в воде и оказываются в неблагоприятных условиях.
Впрочем, это касается мягкой воды, в которой растворено мало солей кальция. В «белой» воде Амазонки ионов кальция содержится до 7,76 мг/л, в прозрачной воде притока Рио-Топажос — 1,48, в «черной» воде Рио-Негро — 1,88, в Неве — 8,0, в Ниле—15,8, в Москве-реке — 61,5, в Волге у Саратова — 80,4 мг/л. В водах, богатых кальцием, водные растения могут продолжать потребление, добывая углекислый газ из соединений кальция, из кислот и других соединений углерода. Очевидно, что добывать углекислый газ этими путями водным растениям значительно сложнее, чем растениям суши. И не все погруженные гидрофиты в равной степени «умеют» насыщаться путем разложения сложных веществ. Водные мхи, например фонтиналис, ассимилируют только несвязанный CО2. Использовав свободный CО2, мхи подщелачивают воду до рН, равного 8,8 и перестают питаться (Г. Вальтер, 1975, с. 313)*.
* См..также статью А. Потапова «Вопросы физиологии и этологии погруженных гигрофитов» (Успехи совр. биологии, 1950 т 29 вып. 3).
Так же ведут себя наземные растения в опытах, когда их заставляли ассимилировать в воде, многие растения-амфибионты, оказавшиеся в воде в период половодья или по воле любителя-аквариумиста, — они не «умеют» добывать углерод другими путями. Именно поэтому, попав в воду, многие виды эхинодорусов, анубиасов, орхидей резко замедляют или прекращают рост. Поэтому садовод должен быть крайне осторожным и не заглублять сразу же в воду аквариума приобретенные надводные отростки этих растений, следует дать им поплавать у поверхности, дождаться, пока они выпустят два-три листочка, «умеющих» дышать и питаться свободным CО2 в воде.
В водах, богатых известью, растения, способные усваивать бикарбонатный ион CО2, выделяют его из группы НСО- (бикарбонат кальция диссоциирует, Са(НСО3)2 Са++ + 2 НСО3), при этом образуются ионы ОН-, которые подщелачивают воду уже не до 8,8 как во время фотосинтеза фонтиналиса, а до 10 — 10,4 рН. В результате ткани растений, плавающих около поверхности воды, разрушаются, если воду в аквариуме не перемешивает по вертикали струя воздушных пузырьков от аэратора. В природе подщелачиваемые днем верхние слои воды перемешиваются при волнении на поверхности или течением воды.
Экологические группы гидрофитов.
Не все растения могут нормально существовать при высоких величинах рН — так называемый рН-барьер у разных видов разный. Например, элодея активно подщелачивает воду до 10,2 — 10,4 рН. Кабомба прекращает ассимилирующую деятельность при рН выше 8; валлиснерия — при рН чуть больше 10. Чем меньше водоем, тем резче колебания рН в воде ночью и днем, тем больше проявляется «несовместимость» разных растений, зависящая от разных рН-барьеров. Лобелия и изоэтис из олиготрофных озер с кислой реакцией воды вообще несовместимы с растениями, добывающими CО2 из бикарбонатов с сопровождающим этот процесс подщелачиванием. Лобелия и изоэтис не «умеют» так же хитро добывать пищу, но гибнут не от голода, а от ежедневных резких скачков рН. Рядом с элодеей и валлиснерией голодают и многие другие растения с низким рН-барьером. Самые капризные и нестойкие водные растения — мадагаскарский апоногетон (увирандра) — сформировались и живут в предельно мягких водах, характеризующихся нейтральной реакцией. Поэтому и в подводном саду они требуют таких же условий. А мы их часто сажаем вместе с другими растениями, которые, предварительно уничтожив весь свободный CО2, начинают успешно извлекать его из различных соединений и оставляют наших гостей с Мадагаскара изо дня в день голодными, да еще подвергают их пыткам — каждодневному отравлению щелочной реакцией воды.
Ассимиляция бикарбонатов уже не химически, а физически протекает так: нижней стороной листьев растение втягивает раствор, ионы проникают внутрь, внутри листа происходит захват углерода, а кислород и гидроксид кальция Са(ОН)2 выделяются через верхнюю поверхность листьев погруженного растения. Гидроксид вступает в реакцию с имеющимся в воде бикарбонатом:
Са (ОН)2 + Са (НСО3)2 = 2 CaCO3 + 2 Н2О.
Соль CaCO3 выпадает в осадок в виде игольчатых кристалликов кальцита. Этот осадок в природных водоемах серой пленкой покрывает стебли и листья элодеи, рдеста. С уменьшением количества карбонатов в воде и выпадением CaCO3 в осадок снижается временная (карбонатная) жесткость воды. Этот процесс называется биогенным умягчением воды.
Биогенное умягчение тем больше, чем выше освещенность растений в аквариуме. По этому процессу умягчения воды определяли активность разных видов гидрофитов в использовании бикарбонатов. Выяснилось, что активность эта бывает разной не только у разных видов, но и у одного вида при разной освещенности. Минимальная активность отмечена при освещенности 1000 лк, максимальная — 20 000 лк (опыты японского ботаника И. Икисумы (1966) проводились на элодее и людвигии). Учитывая, что освещенность домашних подводных садов невелика, растения в них в большинстве своем после усвоения свободного CО2 явно недостаточно используют бикарбонаты и, следовательно, довольно ощутимо голодают.
Другим тормозом в ассимилятивной деятельности гидрофитов является неподвижность воды. В экспериментах Ф. Гесснера при застое воды всего в течение двух часов интенсивность ассимиляции резко падала. Если держать водные растения постоянно в застойной воде, то явные признаки голодания обнаруживаются даже, когда остальные факторы (свет, температура, наличие карбонатов и т. д.) оптимальны. Погруженные растения «хотят» купаться не только в свете, но и в воде, постоянно движущейся, омывающей ассимилирующие поверхности. Ф. Гесснер, замерив влияние такого купания, нашел, что при движении воды интенсивность фотосинтеза сильно расчлененных листьев увеличивается на 15% по сравнению с интенсивностью в стоячей воде, а нерасчлененных даже на 35%, Растения любят обедать на ветерке — так, очевидно, можно выразиться. Поэтому постоянное движение воды с помощью аэраторов и компрессоров является необходимым условием благополучия жизни подводного сада.
Однако некоторые растения — мадагаскарский апоногетон и многие криптокорины — живут в водах, весьма бедных бикарбонатами, но проточных. И с притоком новых порций воды эти растения все время получают все новые порции CО2. В стоячей или вращающейся по замкнутому циклу (аквариум — фильтр — аквариум) воде они, исчерпав свободный CО2, вынуждены переходить к добыванию углекислого газа из соединений CО2. Физиологические особенности этих растений, как показали исследования, довольно ощутимо препятствуют такому способу добывания углекислого газа — на листьях сначала появляются пятна и отверстия, а потом разрушается и сама ткань листьев. Как же быть в случаях, когда свободного CО2 явно недостаточно? Если мы при этом аэрируем аквариум с такими растениями, то CО2 при движении воды легче покидает воду. Получается противоречие: с одной стороны, надо обеспечивать движение воды, с другой — для некоторых растений — при аэрации содержание свободного CО2 в воде снижается и растения голодают. Именно поэтому уникальные мадагаскарские решетчатые апоногетоны, наиболее чувствительные к отсутствию свободного CО2, — столь недолгие гости в наших аквариумах.