среда, 27 мая 2009 г.

Нерест дискусов

Вчера вечером обнаружил, что подростки красных туркисов (теперь уже не подростки :-) образовали пару и отложили икру прямо на боковую стенку аквариума! Честно говоря, этого события ни что не предвещало. Более того, на выходных была прополка аквариума – выдернуто 30 кустов японской бликсы, все стриглось и подрезалось, в результате в воду поднялось изрядное количество детрита из грунта, от всех этих манипуляций у дисков случился нервный срыв – рыба 2 дня сидела в траве и не брала еду. Видимо, там туркисы и решили познакомится по-ближе :-)

P1000741

Дискусы метали икру под МГ-лампой, Т=30-31, КН~5, PH~6,7, т.е. концентрация СО2>30 мг/л, короче ни каких специальных условий для нереста не создавалось, я вообще был уверен, что в hi-tech растительных аквариумах нерест дискусов невозможен.

Для помощи молодым родителям был оставлен ночной свет, что бы они видели кладку, на утро сегодняшнего дня кладка на месте, белой икры 2-3 шт.

Пара заняла 2/3 аквариума, остальная рыба, включая неонов, пециллий и т.д. отогнана в оставшуюся треть “банки”, и очумело от туда выглядывает :-) Молодые откушали говяжьего сердца, остальные перехватили то, что осталось.

Посмотрим, что будет дальше, глядишь, еще малек выклюнется, правда, что с этим делать, я пока не представляю :-)

Опыт применения глутарового альдегида в двух частях. Часть II – патогенез: Почему растет?

Ну вот, дошли руки дописать заключительную часть сериала про глутаровый альдегид (ГА). В первой части рассказано  о негативном опыте применения ГА (Cidex) в “банке” с дискусами. Далее, я попытался разобраться с природой действующего вещества Flourish Excel от Seachem, где выяснил что Flourish Excel=Cidex. Третья часть рассматривает вопрос о ГА, как источнике углерода в аквариуме, и однозначно ставит на этом вопросе крест. Здесь предпринята попытка объяснить эффект ускорения роста некоторых видов   аквариумных растений под действием ГА(не все с радостью реагируют на ГА) .

Обсуждая предыдущий пост с Bactrian  одна из возможных причин ускорения роста растений была названа, а именно: ГА нарушая транспортные функции  клеточной мембраны растений стимулирует регенерационные процессы, что и приводит к ускорению роста.

Другую причину ускорения роста растений следует искать в гибели аквариумной микрофлоры (бактерии, грибки, одноклеточные и т.д.) под действием ГА. Ниже приведены кривые бактериальной активности после внесения ГА, полученные на основании данных статьи “Aerobic and Anaerobic Metabolism of Glutaraldehyde in a River Water–Sediment System” (таблица 4).

image

Видно, что после внесения ГА в воду, в течении 4 ч наблюдается гибель бактерий, исходная численность колонии восстанавливается только через 6-7 ч, далее  численность колонии растет, поскольку появилась еда в виде мертвых собратьев :-)

image В условиях донного осадка, также происходит значительное снижение численности бактерий. Однако, здесь восстановление колонии происходит заметно медленнее.

В аквариуме органика (белки и пр.), полученная в результате гибели микрофлоры под действием ГА, при помощи оставшихся в живых бактерий минерализуется до аммония, а аммоний, как известно, очень легко усваивается растениями и является прекрасным удобрением, что и стимулирует рост травы. Для убедительности, ниже приведена схема круговорота азота в аквариуме, взятая из книги Спотт С. “Содержание рыбы в замкнутых системах”. Уверен, что практически каждый аквариумист знаком с этой книгой, а если нет – надо прочитать :-)

Азотный цикл

Таким образом, внесение ГА равносильно подкормке растений аммонием, полученным из частично убиенной микрофлоры, при этом, водоросли аммоний уже не в состоянии поглощать, поскольку также пошли на его получение :-)

Основные выводы:

1. Flourish Excel=Cidex=ЯД;

2. ГА не может участвовать в пентозофосфатном цикле, а также служить заменой и даже дополнением к подачи СО2, как это предполагают в компании Seachem;

3. Стимуляция роста растений под действием ГА может быть вызвана: 1) частичным нарушением транспортной функции  клеточной мембраны растений, запускающей регенерационные процессы; 2) образованием аммония в результате гибели аквариумной микрофлоры.

И еще… лично для себя я лишний раз убедился, что панацеи не бывает, лучший способ бороться с водорослями - создать условия для роста растений, поменьше “дергать” систему бесконечно меняя формулы удобрений и пр., а напротив, запастись терпением и делать ни чего, если не понимаешь смысла действия.

среда, 20 мая 2009 г.

Опыт применения глутарового альдегида в двух частях. Часть II – патогенез: “Органический” углерод.

В предыдущем посте разговор шел о природе действующего вещества Flourish Excel. В этом посте рассмотрим  положения компании Seachem относительно глутарового альдегида (ГА) как источника “органического” углерода…

И так, специалисты компании предполагают, что ГА попав в растительную клетку может трансформироваться по 2 направлениям: 1) в СО2; 2) использоваться в синтезе сложных веществ, участвующих в процессах метаболизма растений.

Но для начала ГА в к клетку нужно все таки попасть, а с этим есть определенные проблемы. Из литературных данных  следует, что ГА широко применяется для фиксации белков (бактерий, растительных и животных клеток)  в электронной микроскопии в следствии высокой реакционной способности альдегидных групп ГА по отношению к амино-гуппам белков. Как известно мембрана растительной клетки на ~ 40-50 % состоит из белков, таким образом ГА неизбежно “сошьется” с белками мембраны, тем самым нарушив их транспортную функцию. Есть еще слой липидов, в который погружены белки. Специалисты Seachem предполагают, что ГА может попасть в растительную клетку в результате диффузии, т.е. путем пассивного транспорта по градиенту концентрации. Опять же известно, что через липидный слой мембраны легко проникают жирорастворимые вещества (гидрофобные), водорастворимые (гидрофильные) молекулы (особенно крупные) проникнут не могут. В предыдущем посте мы выяснили, что водный раствор ГА представляет собой сложную смесь из гидратов ГА, олигомеров и растворимого полимера, т.е. молекулы в основном гидрофильные. Таким образом, через липидный слой мембраны им путь также наверняка “заказан”.

Хорошо, допустим, что каким-то чудесным образом молекулы ГА попали в цитоплазму клетки. Могут ли молекулы ГА, как предполагают специалисты Seachem, использоваться для синтеза более сложных молекул, участвующих в метаболизме растения? Могу с уверенность сказать, что нет. Дело в том, что подавляющее большинство химических процессов в растительной клетке (как и в животной) происходит в результате ферментативных реакций (ферменты – биологические катализаторы реакций). Для каждой реакции существует свой фермент-катализатор, реакции происходят строго в определенной последовательности. Растения  не умеют, “подваривать” требуемые функциональные группы к произвольной молекуле, попавшей внутрь растительной клетки, для этого просто нет нужных ферментов. Таким образом, наличие скелета из 5 углеродных атомов у ГА, и наличие такого же скелета у некоторых промежуточных продуктов метаболизма растения, например рибулозо-1,5-бисфосфата или его структурного аналога 2-карбокси-D-арабитол-1,5-бисфосфата, как это указывается с статье “Carbon in the Planted Aquarium”, абсолютно исключает возможность получения из ГА этих соединений.

Таким образом, ГА весьма затруднительно (я считаю, что практически невозможно) попасть внутрь растительной клетки, тем более выступить в качестве полупродукта для синтеза требуемых  растению веществ.

Остается рассмотреть ГА, как источник СО2. Для этого предлагаю сделать весьма простые расчеты, что называется “на коленке”.

Запишем брутто-уравнение окисления ГА:

C5H8O2+6O2=5CO2+4H2O                              (1)

Как бы ГА не окислялся (аутоокисление, биодеградация), согласно (1) из одного моля ГА мы получим 5 молей СО2.

Примем концентрацию ГА в воде = 3 мг/л, тогда в результате его окисления получим ~ 6,6 мг/л СО2. Видно, что полученная концентрация СО2 существенно меньше, чем требуется для hi-tech аквариумов ~ 30 мг/л. С учетом того, что рекомендуемая доза для постоянного внесения ГА составляет ~ 1 мг/л, получим всего ~ 2.2 мг/л СО2. Следует отметить, что процесс окисления ГА до СО2 не мгновенный и согласно работе “Aerobic and Anaerobic Metabolism of Glutaraldehyde in a River Water–Sediment System” его полураспад в аэробных условиях составляет ~ 10.6 ч, т.е полное окисление ГА происходит минимум за сутки. Следовательно скорость поступления СО2 из ГА составит приблизительно ~0.3 мг/л*ч (для 3мг/л ГА в сутки), что близко несравнимо со скоростью подачи СО2 из баллона, даже из генератора на браге. Здесь становится понятно, почему наступила катастрофа в аквариуме с дискусами, когда я резко снизил подачу СО2 из баллона, оставив поступление удобрений на прежнем уровне.  Таким образом, внесение ГА не может выступать в качестве альтернативы подачи СО2 в hi-tech аквариумах, в прочем, как и дополнить его.

Что же, вышло опять много текста :-)  В следующей части (заключительной) постараюсь изложить свою точку зрения на то, почему при внесении ГА трава все таки начинает быстрее расти (при прочих нормальных условиях в аквариуме), а водоросли погибают.

понедельник, 18 мая 2009 г.

“Половина” протоки

На выходных запустил “половину” протоки для аквариума 90х45х45: установил датчик уровня воды, протянул тракт от накопительной емкости осмотической установки до аквариума. Теперь замена воды в аквариуме происходит в 2, а то и 3 раза быстрее :-)

Я использую датчики уровня жидкости Crydom RSF14Y100RF, датчик выполнен по типу “геркон с поплавком”, коммутирует напряжение 220 В, ток 0.6А, т.е позволяет напрямую подключать практически любую аквариумную помпу. Датчик с DIY-креплением из рекламного пластика на фото ниже.

P1000708

Вот такой пластик легко купить в Томске, да и не только :-) Это отличный материал, легко режется обычным ножом по картону, насмерть клеится секундным клеем (на фото).

P1000455

Датчик уровня воды в аквариуме.

P1000709 P1000710

Для подачи воды в аквариум использовал помпу NEW-JET – 1200 на 400-1200 л/ч.

P1000715

На помпе установлен переходник на шланг d=4мм.

По “дороге” запустил систему подачи удобрений.

P1000716

В контейнерах помпы NEW-JET 800. Сейчас автоматически подается только удобрение с микроэлементами, макро- пока лью в ручную, до определения скорости их поглощения растениями.

четверг, 14 мая 2009 г.

Протока на основе осмотической установки

Ну вот…решил немного разбавить сериал с глутаровым альдегидом, тем более, что регулярно упоминаю о протоке на основе осмотической установки, которая обслуживает аквариум с дискусами.

История создания протоки упирается в неудавшийся “морской” проект. После достаточно продолжительного перерыва в аквариумистике я решил опять завести аквариум, но хотелось чего-то нового (как всегда). В это время в Томске появилось несколько морских аквариумов, ну и я загорелся… Достаточно быстро я собрал необходимое морское оборудование, склеил самп, соль достал, осмос поставил, склеил аквариум 130х60х60, короче  – все уперлось в живые камни и арагонитовый песок. За какие либо “внятные” деньги мне их так и не привезли, а платить как за “мерседес” мне не хотелось. Короче, время шло, что бы как-то его занять, я сделал Kalkwasser-реактор и систему автодолива. А время все шло… Ну и в один прекрасный момент я понял – все, морем переболел :-) С оборудованием все просто решилось: часть оставил себе, часть сразу  продал :-) Аквариум сразу было решено переделать в растительный, поскольку иметь что-то вроде голландского аквариума мне хотелось с детства. Сказано –сделано. Поскольку аквариум открытый, я сразу приспособил систему автодолива, сделанную для моря. Подменивать воду сразу стало легче, только сливай в ведра, а аквариум сам наполняется. Потом и это стало лень делать, в уже готовое переливное отверстие была вставлена трубка от осмотической установки и получилась протока на чистом осмосе. Так как в неделю менялся небольшой объем воды (20-30 %), то состав для реминерализации я “бухал” непосредственно в аквариум 1 раз в неделю. Потом завел дискусов, и понеслось… Дело в том, что сия нежная рыба боится перепадов pH, по этому KH необходимо держать на уровне 3-4 (лучше 4). Все бы ничего, но объем подмен воды с дискусами существенно возрос с 20-30 % до 100 % в неделю. Я стал лить состав для реминерализации каждый день, и понял, что аквариум из удовольствия превращается в проблему…  По этому, было принято решение немного доработать осмотическую установку, так, что бы в накопительном баке получалась вода с нужным значением KH. Ниже приведена схема протоки, реализованная для аквариума с дискусами.

Протока_дискусы

Все работает очень просто. Вода из осмотической установки поступает в накопительный бак (пластиковая бочка на 80 л, стоит в тумбе под аквариумом), снабженный запорной арматурой (от унитаза). В аквариуме стоит датчик уровня воды и управляет насосом, который поднимает воду из бака в аквариум. Из аквариума вода стекает самотеком через переливное отверстие по трубке от осмотической установки. На конце трубка снабжена регулировочным краном (от аквариумного компрессора). Выставляем краном нужный расход воды, и пихаем конец трубки в канализацию. Эта система у меня работает уже 1,5 года – и я ей очень доволен. Пластиковая трубка от осмотической установки очень тонкая и легко может быть спрятана под пластиковый плинтус.

Ниже приведена принципиальная схема доработанной осмотической установки.

Осмотическая установка

Идея состояла в том, что бы подмешивать водопроводную воду к осмотической. Для этого был поставлен тройник и электромагнитный клапан перед входом воды на мебрану, который включается по таймеру и наливает очищенную  водопроводную воду в бак с осмосом, в результате появляется вода с требуемой KH. Сказать, что я доволен, тем, что получилось это ни сказать не чего :-) Кончились ведра, шланги,  и прочие атрибуты аквариумистики, после установки системы подачи удобрений, остались только стрижка и кормление, согласитесь – все эти занятия исключительно приятные :-)

В новом аквариуме (90х45х45) так же будет протока, утомился уже воду подменять, к хорошему быстро привыкаешь… В этом аквариуме нет сливного отверстия и слив воды будет организован немного по другому, принципиальная схема протоки приведена ниже.

Протока_90х45х45

Слив воды в канализации будет происходить с выхода канистрового фильтра, объем сливаемой воды регулируется таймером, управляющим электромагнитным клапаном. Так как аквариумы стоят рядом – накопительный бак общий. Думаю, что на той неделе уже запущу всю систему или ее часть.

Файл со схемами можно взять тут. Реализацию конкретных узлов протоки и осмотической установки буду по мере появления свободного времени публиковать в последующих постах. На следующей неделе обязуюсь выпустить продолжение сериала про глутаровый альдегид :-)

среда, 6 мая 2009 г.

Опыт применения глутарового альдегида в двух частях. Часть II – патогенез: Flоurish Excel.

В первой части я осветил проблемы, которые возникли в одном из моих аквариумов в результате продолжительного применения Cidex’а - 2,5 % раствора глутальдегида (ГА). После того, как аквариум удалось “выправить” я попробовал проанализировать возможный механизм действия ГА на биосистему аквариума.

Хорошо известно, что источником применения ГА в аквариуме является продукт Seachem Flоurish Excel. По этому, первое, что я решил сделать, так это внимательно изучить публикации компании Seachem по поводу Excel. На сайте компании имеется статья Carbon in the Planted Aquarium и расширенная версия на сайте AquaticPlantCentral.  В этих публикациях меня очень многое смутило, но обо всем по порядку.

Действующий компонент Flоurish Excel.

Ниже приведен рисунок из публикации  на сайте AquaticPlantCentral, скажу сразу, что она не подписана сотрудниками Seachem. Однако, в своей основе имеет оригинальную статью с официального сайта.

gregfigure2

Первое, что меня смутило, так это структурная формула основного действующего компонента Excel’a – полициклоглутарацеталя (ПЦГ). Мне как химику, даже не являющемуся специалистом в области химии полимеров, сразу стало понятно, что приведенная структурная формула не может отображать строение  этого соединения. Это может быть, что угодно, но не полимер. Поясню, что приставка поли- применяется для обозначения полимеров, например, полипропилен и т.д.

По этому посетовав на простую химическую безграмотность  написавшего пост любителя, я еще раз перечитал описание Excel’a, и не обнаружил там упоминания про таинственный ПЦГ. Однако, червь сомнения меня глодал, дело в том, что упоминания про этот чудо компонент я встречал как на Амании, так и на аквариумных форумах, где обсуждалось применение Excel’a (в рунете – Cidex’a). По этому решил копнуть глубже – зашел на форум техподдержки Seachem и нашел интересный пост. Где любитель Dave Browning спрашивает, чем отличается  ПЦГ от ГА? Дело в том что Seachem честно пишет, что Flоurish Excel это ничто иное как водный раствор ГА. Специалист Seachem отвечает (через месяц правда), что это коммерческая тайна компании, и многолетними исследованиями показано, что именно ПЦГ, менее токсичен, чем ГА и лучше усваивается растениями, а также является изомером ГА! Этот пассаж меня изрядно развеселил, поскольку полимер не может являться изомером мономера :-) Ну да ладно, становится не до смеха. Я сразу же попробовал найти информацию по ПЦГ в научной литературе и не нашел, ну нет такого соединения… По этому я решил немного почитать литературу по водным растворам ГА.

В статье “Structure of Aqueous Glutaraldehyde” авторы достаточно полно исследовали структуру 25 % раствора ГА. Выясняется следующее, ГА в водном растворе представлен находящимися в равновесии: линейным ГА (I), гемигидратом (II), дигидратом (III) и циклическим гемигидратом (IV)GA structure

Распределение между компонентами раствора сильно зависит от температуры. При комнатной температуре собственно ГА всего около 4%, основная часть представлена циклическим гемигидратом, находящимся в виде 2 изомеров.

GA_iso 

ГА в растворе достаточно легко вступает в реакцию альдольной конденсации с образованием как линейных димеров исходного соединения

Ga_linear_dimer

,так и циклических, например

Ga_cyclo_dimer

Получение полимеров из ГА  так же не представляет проблемы. ГА хорошо полимеризуется  в кислой и в щелочной среде (в щелочной лучше) с образованием водорастворимых и твердых полимеров. Структура полимера ГА может быть представлена формулой:

GA_polymer

Таким образом, 25 % водный раствор ГА представляет собой сложную смесь из гидратов ГА, олигомеров и растворимого полимера. Уверен, что все вышесказанное относится и к Cidex – 2,5 % раствору ГА.

По моему, специалисты Seachem ввели термин ПЦГ для описания сложной структуры раствора ГА, но сделали это с химической точки зрения абсолютно безграмотно. Зато сумели создать изрядную долю интриги относительно уникальности своей продукции. Таким образом можно смело утверждать, что Seachem Flourish Excel = Cideх (с учетом меньшей концентрации ГА). По этому, не нужно ждать пока Cidex cо временем превратится в Excel, можно применять сразу, что и делают с переменным успехом любители аквариумных растений :-)

Мда, большой пост вышел, целая “Глутариада” получается, но обещаю довести дело до логического конца :-)

В следующем посте постараюсь рассмотреть дальнейшие положения Seachem относительно ГА, а именно: ГА как источник “органического” углерода…

P.S. Заранее извиняюсь за возможные опечатки…

понедельник, 4 мая 2009 г.

90х45х45 – две недели после запуска

Две недели после запуска аквариума пролетели одним махом…а уже надо банку стричь :-) И так, хронология запуска была такая.

Первая неделя – основной свет (МГ 10000 К 150 Вт) – 2 часа, 2 Т8 (765 18 Вт) сразу сделал 8 ч. В течении недели пару раз добавил K по 5 мг/л.

Вторая – поселил вишневых креветок (~ 20 шт.) За что отдельная благодарность Вахреневу Сергею (Barbus).

P1000680

Еще через пару дней подселил к ним десяток лимонных тетр (никак не могу их сфотографировать нормально – слишком быстро носятся по аквариуму :-)

P1000683

Увеличил продолжительность основного освещения до 3 часов. Поскольку трава начала активно  расти, добавил удобрения: микро на основе PMDD - 0,05 мг/л Fe, фосфаты -0,5 мг/л, нитраты были на уровне 10 мг/л, по этому добавлять их не стал. С начала 3 недели увеличил продолжительность основного освещения до 4 ч. Сейчас лью микро и макро через день, при таком режиме растения их успевают полностью усвоить.  Вот так теперь выглядит аквариум.

P1000687

На белом песке появилось немного бурых водорослей – перекапывать его пока не стал. Гетерантера как всегда демонстрирует чудовищную скорость роста (завтра буду ее стричь) – просто идеальное растение для запуска аквариума…