1.4. «Сбалансированный» аквариум


«Сбалансированный» аквариум — это такая система, в которой активность бактерий, населяющих фильтр, уравновешена с количеством поступающих в раствор органических энергетических веществ. По уровню нитрификации можно судить о сбалансированности» if пригодности новой аквариальной системы для содержа ния водных организмов.

Вначале лимитирующим фактором является высокое содержание аммония. Обычно в тепловодных (выше 15°С) аквариальных системах оно снижается спустя две неделя, а в холодноводных (ниже 15°С) — за более длительный срок. Аквариум может быть готов к приему животных в течение первых двух недель, но он еще не совсем уравновешен, поскольку многие важные группы бактерий еще не стабилизировались. Каваи и др. (Kawai et al., 1964) описали состав популяции бактерий морской аквариальной системы.
1. Аэробные. Их число за 2 недели после посадки рыбы увеличилось в 10 раз. Максимальная численность — 10 в организмов в 1 г песка фильтра — отмечена спустя 2 недели. Спустя 3 мес популяция бактерий стабилизировалась на уровне 10 экз. на 1 г песка фильтра.
2. Бактерии, разлагающие белок (аммонификаторы). Первоначальная плотность (10 экз./г) возросла в 100 раз за 4 недели. Через 3 мес популяция стабилизировалась на уровне 10 экз.г. Столь резкое увеличение численности этого класса бактерий было вызвано внесением корма (свежей рыбы), богатого белком.
3. Бактерии, разлагающие крахмал (углеводы). Начальная численность составляла 10% общего числа бактерий в системе. Затем она постепенно возрастала, а через 4 недели начала снижаться. Популяция стабилизировалась спустя 3 мес на уровне 1% общей численности бактерий.
4. Бактерии-нитрификаторы. Максимальная численность бактерий, окисляющих нитриты, отмечалась через 4 недели, а «нитратных форм — через 8 недель. Спустя 2 недели нитритных форм было больше, чем «Нитратных». Численность стабилизировалась на уровне 105 и 10% экз. соответственно. Существует разница во времени между снижением содержания аммония в воде и окислением нитритов в начале нитрификации, обусловленная тем, что рост Nitrobacter подавлен присутствием ионов аммония (Anthonisen et al., 1976; Lees, 1952). Эффективное окисление нитритов возможно лишь после того, как большая часть ионов будет преобразована Nitros0 monas, как показано на рис. 1.5. Сходным образом максимум нитритов в растворе должен проявиться до начала накопления нитратов.
Высокое содержание аммония в Новой аквариальной системе может быть вызвано несбалансированностью численности автотрофных и гетеротрофных бактерий. В начале работы новой системы рост гетеротрофных организмов превышает рост автотрофных форм. Много аммония, образовавшегося в процессе минерализации, усваивается некоторыми гетеротрофами. Другими слова ми, четко разграничить гетеротрофную и автотрофную переработку аммония невозможно. Активное окисление аммония бактериями-нитрификаторами проявляется только после сокращения и стабилизации численности гетеротрофных бактерий (Quastel and Scholefield, 1951).
Численность бактерий в новом аквариуме имеет значение только до тех пор, пока она не стабилизируется для каждого типа. Впоследствии колебания в поступлении энергетических веществ компенсируются увеличением активности обменных процессов в отдельных клетках без увеличения их общей численности.
В исследованиях Квастела и Шоулфилда (Quastel and Scholefield, 1951) и Срны и Батгали (Srna and Bagga ley, 1975) показано, что плотность популяции нитрифицирующих бактерий, населяющих фильтр определенной площади, относительно постоянна и не зависит от кон Центрации поступающих энергетических веществ.
Общая окислительная способность бактерий в сбалансированном аквариуме тесно связана с ежедневным поступлением окисляемого субстрата. Внезапное увеличение численности выращиваемых животных, их массы, количества ВНОСИМЫХ кормов приводит к заметному возрастанию содержания аммония и нитритов в воде. Такое положение сохраняется до тех пор, пока бактерии не адаптируются к новым условиям. 20
Неорганический азот , мг/л

Продолжительность пе рно да повышенного со держания аммония и нит
NHH NO, N ритов зависит от величины дополнительной нагрузки на перерабатывающую часть водной
NO-N. системы (см. раздел 1.5). Если она находится в пределах максимальной производительности био
Время логической системы, равновесие в новых условиях

Упрощенные нитрификационные кривые, отражающие последовательное возрастание и уменьшение содержания аммония увеличен на содержания нитратор в замкнутых системах
Рис. 1.5. Упрощенные нитрификационные кривые, отражающие последовательное возрастание и уменьшение содержания аммония увеличен на содержания нитратор в замкнутых системах (Anthonisen et al., 1976)

в теплой воде обычно устанавливается через з дня, а в холодной воде — значительно позднее. Если дополнительная нагрузка превышает возможности системы, содержание аммония и нитритов будет постоянно возрастать.
Минерализация, нитрификация и денитрификация — процессы, протекающие в новом аквариуме более или менее последовательно, в установившейся системе они идут почти одновременно. В «сбалансированной» системе содержание аммония (NH. —N) составляет менее 0.1 мг/л, а все улавливаемые нитриты — результат де нитрификации. Упомянутые процессы идут согласован но, без отставания, поскольку все поступающие энергетические вещества быстро усваиваются.