CO2 в акваріумі

Багато хто, напевно, хотів мати вдома акваріум із рослинами чи рибами, але не всі розуміють, що до його вибору потрібно підходити з особливою ретельністю. Однією з найголовніших проблем є подача CO2 (вуглекислий газ). Адже рослини на 40-50% складаються з нього.

Коротке резюме про CO2:

Подача CO2 сильно посилює зростання рослин. Оптимальна концентрація CO2 повинна становити 15-30 мг л для акваріума з рослинами і не більше 30 мг л з рибами.
Кисень не витісняється із води вуглекислим газом.
Середнє значення подачі CO2 розраховується за формулою: при kHmin=4 градуси подача повинна бути одна бульбашка на хвилину на десять літрів живого об'єму акваріума.
Рівень кислотності (pH) може бути 6,8−7,2 і слід уважно стежити, т.к. нітрати та CO2 знижує рівень pH, плюс він може змінюватися сам протягом дня. Вранці знижується та ввечері підвищується.

Для отримання оптимального рівня pH потрібно, щоб міра лужності (kH) води не перевищувала 6 од. Щоб уникнути критичного падіння pH мінімальний безпечний рівень kHmin.=4.

Концентрацію CO2 можна обчислити з формою формули, але для початку потрібно виміряти pH і kH. CO2=3,0хkHх10^(7,00-pH). Отримати CO2 можна з балона або методом бродіння.

Рослинам також потрібне світло, але не забувайте, що інтенсивність освітлення та подача CO2 мають бути прямопропорційними.
Основним будівельним для клітин рослин виступає вуглець (СO2), тому подача СО2 просто необхідна ефективного та швидкого зростання рослин.У звичайних умовах рослини зростатимуть дуже повільно або навіть гинуть, але подача СО2 прискорить темпи зростання в 4-6 разів! Ви приємно здивовані результатами при подачі СО2 (вуглекислого газу) в акваріум, тільки не забувайте про правильний баланс зі світлом та рідкими добривами. Без вуглекислого газу вам залишиться лише спостерігати за тим, як ваші рослини гинуть. Але все ж таки СО2 це не єдине, що потрібно рослинам для росту, тому відразу після несподіваного швидкого росту, рослини відчують брак поживних речовин. Залізо, магній, калій та інші мікроелементи дуже швидко засвоюються рослинами та у дуже великих кількостях, тому подачу вуглекислого газу (СО2) варто обов'язково скоординувати з подачею рідких добрив.

Що потрібно рослинам для гарного зросту.
По-перше, хороший ґрунт із потрібними для рослини властивостями.
По-друге, стала подача вуглекислого газу (CO2).
По-третє, рослина повинна мати постійну подачу поживних речовин.
По-четверте, достатня кількість світла та правильний склад спектру.

Навіщо рослинам CO2?

Всі, хто хоче мати акваріум, повинні усвідомити - всі рослини складаються з С (вуглець) і без нього вони не виживуть. Рослини живляться, здійснюючи фотосинтез. Цей процес не можливий без кисню, вуглецю, світла тощо… Кожен із інгредієнтів повинен надходити у певній кількості та тривалості інакше фотосинтез не відбуватиметься.

Було проведено багато досліджень, які показали, що при певній кількості світла, CO2 та поживних речовин вони є основним фактором зростання. Одне з таких досліджень було проведено в компанії Tropica, де вирощували річку протягом двох тижнів. Дослідження показало такі результати:
Якщо подавати мало CO2 та світла, то в 4 рази збільшується зростання рослини.
Без подачі CO2 та малої кількості світла зростання падає до нуля.
Мало CO2 і велика кількість світла у 6 разів збільшує зростання рослини.
Багато CO2 та багато світла з 1 грама зростає 6,9 грам.

Висновок: Якщо ми хочемо хороший результат, то не варто збільшувати кількість лише одного «інгредієнта» (CO@ або світло) — це особливого ефекту не дасть, але при рівному збільшенні результат вразить вас! Якщо ж ви робитимете як багато недосвідчених акваріумістів, наприклад, тримати акваріум у темряві без подачі CO2? То енергії у рослини вистачить лише на тимчасову підтримку життя.

Для чого потрібно дотримуватись правил?

Вам не доведеться довго чекати. Щоб композиція набула потрібного вигляду. Усього 1,5-3 місяці.
Ви можете частіше підрізати рослини, детальніше редагувати композицію, робити її такою, як ви захочете.
Молоде листя виглядає краще, а значить і композиція буде кращою.
Якщо ви хочете прагнути до робіт Takashi Amano, то швидке зростання рослин просто необхідне.

До 4-кратного прискорення зростання рослини може призвести навіть невеликі дози вуглекислого газу, і навіть у малоосвітлених приміщеннях. Це відбувається тому, що без будь-яких шкідливих наслідків рослина починає виробляти на порядок більше хлорофілу, але при цьому не руйнує енергетичний баланс. Таким чином, для вилучення вуглекислого газу (СО2) з води, рослина починає витрачати менше енергії, що більше енергії рослина витрачає на оптимальну переробку даної йому малій частині світлової енергії. Ось таким шляхом ми може дуже ефективно збільшити зростання рослини, не перенасичуючи його світлом, так як воно може повністю використовувати світло, що дається йому.Тому що надлишок світла може несприятливо сказати на здоровому зростанні рослини. Але в будь-якому випадку, якщо правильно збільшити і подачу вуглекислого газу і світла, це зробить набагато кращий ефект, ніж поліпшення чогось одного. Як кожен фотон використовується у фотосинтезі, незалежно від того, під яким кутом він падає на лист, ви можете подивитися на наведеному графіку. Цей графік явно показує залежність цього процесу використання молекул вуглекислого газу від світла. Отже, із усього вищеописаного ми можемо зробити два висновки. Перше: дуже важливо балансувати подачу вуглекислого газу (СО2) під інтенсивність освітлення та навпаки. Друге: навіть якщо ви подаєте мале освітлення, рівень подачі вуглекислого газу (СО2) рекомендується підтримувати щонайменше 15 мг/л. Хоча краще завжди підтримувати рівень подачі в районі 30мг/л. Помилка багатьох любителів акваріумних рослин — недосвідченість та незнання методики збагачення рослин світлом та вуглекислим газом. Зазвичай у таких випадках, темпи росту рослин, у таких людей, стоять на рівні жовтої лінії, в окремих випадках — на зеленій. Досягти синьої лінії, можна просто посиливши інтенсивність світла, що подається. Але тут є велика небезпека водоростей. Тільки якщо ви погодите подачу вуглекислого газу (СО2) з інтенсивністю світла, що подається, ви зможете збільшити темпи зростання в рази, тобто досягти червоної лінії. Ви будете здивовані, як швидко виростуть ваші рослини!

Чому CO2?

Рослини можуть використовувати вуглець у двох видах: газоподібний (CO2) і розчинений у воді - бікарбонат (HCO3-). Рослини віддають свою перевагу чистому CO2 - це пов'язано з тим, що для фотосинтезу доведеться утилізувати бікарбонат, а рослини це робити важко.Тому розчинений CO2 вигідніший спосіб для його отримання.

Яка має бути концентрація CO2?

Думаю, всі знають, що CO2 відмінно розчинний, чи це повітря чи вода. У воді CO2 розчиняється набагато повільніше, ніж у повітрі, але водяні рослини все передбачили! У них є спеціальний шар, який прискорює цей процес, у наземних рослин він теж є, але він набагато тонший, ніж у водних. У водяних рослин такий шар становить десь 0.5мм. Щоб забезпечити водним рослинам оптимальний фотосинтез, концентрація CO2 повинна становити 15-30 мг л, не перевищуючи при цьому концентрацію для риб 30 мг л. Все це необхідно для створення природного навколишнього середовища, що створює основні стримуючі фактори фотосинтезу.

CO2 та Кисень.

Багато хто дуже помиляється, коли думають, що кисень не витісняється з води вуглекислим газом, і що кисень у великих кількостях необхідний для дихання риб. Ні! Це не так! Насправді рівень кисню вдень піднімається до 11 мг, що перевищує 100%. Це відбувається через активне зростання рослин. Рівень падає вранці до 8,0 мг\л за умов, що температура води 24С. Для нормального життя рибами необхідно 5мг\л (60%) кисню розчиненого у воді.

Вмикати або вимикати на ніч CO2?

На це питання існує дві думки. У першому випадку вважають, що можна уникнути CO2. Так як до ранку рівень кисню залишається високим, а рівень кисню залишається високим, а рівень кислотності нормальним, якщо акваріум не більше 1200 літрів і в ньому не проживає багато риб, можна обійтися без початкового надходження CO2. Друга сторона вважає, що CO2 потрібно починати подавати за 1-2 години до включення світла. Так як вранці найбільш активний процес фотосинтез, рівень O2 набагато нижче, ніж зазвичай.

Баланс CO2 та світла.

Як ми вже говорили, інтенсивність світла повинна відповідати інтенсивності CO2, що подається. Навіть дослідження Tropica підтвердили слова Takashi Amano про те якщо концентрація світла, що подається, і CO2 не рівномірна, то це принесе тільки шкоду і не краплі користі. Всі говорять про це, але не завжди потрібно багато CO2, це ми можемо побачити з формули фотосинтезу: 6CO2+12H2O-> C6H12 O6+ 6H2O. У цей момент рослини активно виділяють кисень, але, не дивлячись на це, рослини стають дедалі слабшими. Таким чином, споживання рослинами азоту та фосфату зменшується. Якщо в акваріумі недостатньо CO2, а світла більше ніж у достатку, почнуть з'являтися водорості. Не варто додавати жодних добрив. Це завдасть ще більшої шкоди. Але надто велика кількість CO2 може стати токсичною для риб та інших мешканців акваріума. Для кожної рослини потрібна певна кількість світла, а значить і певна кількість CO2. Деяким потрібно більше світла, отже, більше CO2. Takashi Amano вважає, що не існує простих або складних рослин, просто є рослини, що люблять світло і люблять тінь. Подається кількість світла та CO2 єдина їхня різниця. Якщо ви хочете завести акваріум, то вам варто з самого початку розрахувати. Яку кількість світла і CO2 подаватимете своїм рослинам, щоб надалі це не викликало незручностей.

Скільки потрібно CO2

Не думайте, що на цьому все потрібно також відстежувати рівновагу pH і CO2. Щоб це все відрегулювати, потрібно, щоб kH, pH і CO2 були наступними параметрами: kHmin=4 градусів, pH увечері = 7,2, а вранці = 6,8, за таких умов CO2 набуде параметрів від 15-30 мг\л. Це потрібно розуміти всім хто хоче мати або має акваріум, і зрозуміти, що все це взаємопов'язано.
Чим більше у воді гідроксидних іонів, тим менше pH. Реакція води може бути лужною (pH>7.0), нейтральною (pH=7.0) і кислою (pH KH розчинений СО2) буде жорсткою. Тепер нам потрібно скоординувати подачу вуглекислого газу разом із тим, який рівень водневого показника в акваріумі нам потрібен. А водневий показник якраз таки визначається наявністю карбонатного буфера КН. Тобто єдине, що ми можемо контролювати з наших 3-х показників (рН, КН та СО2), це вуглекислий газ СО2, оскільки решта є заданими оптимальними величинами для нормального росту рослин. Таким чином, тепер ми повинні підлаштувати подачу СО2 ще й під оптимальний рівень водневого показника, який має дорівнювати рН = 6.8-7.2, а не тільки під потрібний рівень концентрації вуглекислого газу у воді. Для цього нам знадобиться вода з жорсткістю dGH=4−10, і з вихідним КН=2−8. Тоді оптимальна концентрація повинна становити СО2=15-30 мг/л та рН=6.8-7.2.

Рослинам необхідно лише pH = 6,8-7,2.

Рослини хочуть більше CO2.

Як уже говорилося рослинам, потрібно дуже багато CO2, адже вони самі на 40-50% складаються з вуглецю і логічно, що найкращим джерелом енергії для них буде вуглекислий газ. У воді він може перебувати у двох видах: у вигляді бікарбонату (HCO3-) та вуглекислого газу. Дифузним шляхом вони поглинають CO2через стінки клітин, тим самим насичуючи свій рослинний організм поживними речовинами. Багато рослин обрали цей шлях поглинання енергії, адже так їм набагато простіше. Так як, поглинаючи бікарбонат, вони повинні спочатку поглинути HCO3-і вже тільки потім витягти з нього CO2 і насититися ним. Це тому, що бікарбонат містить пов'язаний CO2.Тепер ви розумієте, чому не багато рослин не вибирають другий спосіб поглинання CO2.

У м'якій воді з pH менше 7, 70% CO2 буде в доступному і засвоюваному для рослин вигляді і тільки 30% буде в бікарбонаті. рослинами у вигляді (газоподібному) Поясню, це означає, що в м'якій воді з показником kH=2−6 рослини отримають набагато більше. вуглецю, ніж у твердій воді.

Чи pH зберігатиме стабільність з одночасною діяльністю біологічних речовин.

Підтримування стабільного рівня водневого показника (рН) в акваріумі. Слабкі кислоти можуть мати особливі хімічні властивості, результат дій цих властивостей і називається - буферизація. кислот і основ у воду, водневий показник сильно не зміниться, тобто на графіку відношення лужність/кислота щодо водневого показника, ми могли б побачити, що лінія залежності нижче або вище за певне значення водневого показника (рН) буде плоскою. Такий стан водневого показника (рН) називається «точкою рівноваги», коли лінія практично плоска, тобто скільки б ми не додавали основ або кислот, це не буде сильно впливати на рівень водневого показника (рН). точка рівноваги не одна, і може змінюватись в залежності від кислот. Наприклад, точка рівноваги вугільної кислоти (Н2СО3), яку ми отримуємо при додаванні вуглекислого газу у воду (див.вище) становить рН=6.37. Через те, що в акваріумі природним біологічним шляхом виробляються нітрати (NO3), які є кислотами, водневий рівень може знизитися, якщо раніше був трохи вище точки рівноваги вугільної кислоти. А цей рівень водневого показника (рН = 6.37) практично ідеальний для акваріумних рослин, тому потрібно прагнути зберігати саме цей рівень водневого показника. Буферизації кислоти буде йти довго, перед тим як рівень водневого показника набуде бажаного результату, це відбувається через те, що початковий рівень водневого показника буде вищим за точку рівноваги, і нам потрібно змістити його в бік точки рівноваги вугільної кислоти. Це і буде вам секретом стабільності рівня водневого показника, (рН = 6.8-7.2), як найкращий для Nature Aquarium.

Амоній та токсичний аміак, яке має бути співвідношення між ними.

Всі ми знаємо, що аміак(NH3) одна з форм амонію (NH4+) і до того ж він дуже шкідливий для життя, навіть у малих кількостях (0,06 мг/л). Співвідношення амоній\аміак залежить від кількості pH. Якщо pH нижче, то відповідно в акваріумі менше шкідливого аміаку. Він становитиме близько 0,5% за умови, що рівень кислотності дорівнюватиме 7, але якщо pH буде більше, наприклад 7,5, то аміак складе 4%. Що зовсім не допустимо! Отже, потрібно запам'ятати одне просте правило: якщо pH (рівень кислотності води) більше 7,0 то кількість аміаку збільшується і шкодить вашим рослинам, рибам. Можна гарантувати відсутність аміаку в одному випадку, якщо при pH = 6,8 - 7,2 в NA, тоді
Частка NH3 = 04-08%. Це тому що NA підтримує низький рівень NH4+\NH3(амоній\аміак).

Нітрифікуючі бактерії та їх активність.

Бактерії активні на 85% від максимуму при рівні кислотності 6,6. Бактерії ніколи не працювали, і не працюватимуть на максимум. За найменших змін вони можуть підвищити або зменшити свою діяльність. Навіть якщо стан води погіршиться, вони впораються із навантаженням, трохи збільшивши активність своєї діяльності, збережуть стабільне становище акваріума. Створюватиметься такий самий запас стабільності як із точкою pH. (pH=7,5-7,8 при цьому параметрі спостерігається максимальна активність нітрофікації, сповільнюється при pH=7,5).

І так тепер усі зрозуміли, яким має бути показник pH (6,8-7,2) для гарного зростання довгого життя рослин. Тепер давайте визначимося, яким має бути показник kH.

1. Потрібно врахувати, що вода при kH = 2-5 вже кисла, тому автоматично буферизується на pH = 6,0-7,3. Оскільки міститься не вугільна кислота (H2CO3), а вуглекислий газ причому у великих кількостях. Щоб уникнути падіння pH нижче, ніж взагалі можливо, потрібно, щоб мінімальний рівень жорсткості становив мінімум = 4,0 при одночасному поданні CO2.

Чому потрібний саме цей рівень і чому не можна більше? Так тому що, якщо вода буде занадто жорстка, тобто kH>7,0, то і pH дорівнюватиме = 7,8 і тоді доведеться перевищити допустиму для риб норму подачі CO2. А вона має становити не більше 30 мг/л. І тоді вже не буде ніяких способів і можливостей знизити хоч трохи рівень кислотності у воді. Але й занижувати рівень жорсткості теж не можна, я нагадую, що не нижче за два. Тоді доведеться збільшити подачу CO2 або доведеться підвищити кількість нітратів і за всіх цих умов може виникнути загроза падіння, причому різкого рівня кислотності це менше 6,8. Це буде просто жахливо для риб та рослин.

2.Щоб підтримати стабільність кислотності у воді, потрібно щоб рівень жорсткості мав мінімум 4, ДО подачі CO2, щоб будь-якої хвилини не зник карбонатний буфер, що може призвести до зниження кислотності.

Також сподіваюся, ви пам'ятаєте, що pH-kH-CO2 залежить один від одного. Тому таблиці 1 залежності, знаючи kH, взявши необхідну величину pH, ми зможемо знайти вуглекислий газ. Тобто, яка буде концентрація вуглекислого газу, якщо ми візьмемо певні параметри pH і kH.

Наприклад: ми спостерігаємо, що з pH = 6,8-7,2; kH = 4-5, тоді концентрація вуглекислого газу (CO2) складе 7,6 - 23,8 мг л. Використовуючи для води такі параметри, отримаємо нормальну кількість pH та CO2. Причому CO2 не буде надто багато, він оптимально насичуватиме воду, що допоможе прискоренню росту рослин.

3. Щоб рослини вільно у великій кількості споживали вуглекислий газ потрібно, щоб жорсткість води дорівнювала 3,5-4 і міра кислотності води була завжди менше 7. Виходячи з цього (рівень карбонатної жорсткості) kH грає головну роль у збільшенні росту ваших рослин. На відміну від загальної жорсткості (gH), він не сильно впливає на зростання рослин, тому він є другорядним, не важливим фактором в акваріумі, але все ж щоб не нашкодити рибам цей показник не повинен бути надто високим або надто низьким.

Роль вуглекислого газу (CO2) в акваріумі

Вуглекислота (СО2) - речовина, необхідна для нормального росту та розвитку рослин. Якщо в акваріумній воді спостерігається нестача цієї сполуки, рослини не можуть здійснювати достатньою мірою процес фотосинтезу, внаслідок чого перестають рости або навіть гинуть. Тому СО2 для акваріума із живою зеленню вкрай важливий.Акваріуміст повинен контролювати рівень цієї речовини в середовищі штучної водойми і при необхідності подавати її в резервуар ззовні.

Роль СО2 в акваріумі

СО2 в акваріумі необхідний нормального функціонування рослин. Також, як і наземні види, представники водної флори здійснюють фотосинтез. У ході цього процесу з вуглекислоти і води утворюються кисень і глюкоза, з якої під дією ферментів надалі синтезуються складніші сполуки (білки, жири і т.д.), що йдуть на будівництво рослинних тканин. Таким чином, вуглекислота для рослин є джерелом вуглецю – елемента, який входить до складу всіх органічних сполук.

Крім того, СО2 допомагає підтримувати потрібний рівень рН в акваріумі. Взаємодіючи з водою, він утворює вугільну кислоту, у результаті рН знижується. Це сприятливо як зелені, так багатьох тропічних риб.

Оптимальні показники та контроль

Вуглекислий газ в акваріумі необхідний рослинам, але його надлишок може зашкодити гідробіонтам, тому його концентрацію важливо контролювати. Оптимальним рівнем вважають 7-20 мг/л. При концентрації нижче 3 мг/л зелень відчуватиме голод, а при рівні вище 30 мг/л можуть загинути рибки та безхребетні. Якщо резервуар населений лише флорою, вміст СО2 може сягати 40 мг/л. Контролюють рівень газу за допомогою дропчекера (судина з індикаторною рідиною, що змінює колір залежно від концентрації газу) або кислотності (рН) і карбонатної жорсткості (kH) за допомогою спеціальної таблиці.

Що впливає на рівень СО2

У природі концентрація вуглекислого газу у проточній воді становить 5-10 мг/л, у стоячій воді – 15-40 мг/л. Його джерелами є:

• атмосферний СО2 – за рахунок великої площі природних водойм із повітря у воду надходить значна кількість вуглекислого газу;
• СО2, що видихається водними мешканцями та виділяється мікроорганізмами;
• карбонатні солі різних елементів (наприклад, натрію).

Завдяки постійному надходженню до природних водойм достатньої кількості вуглекислого газу рослини не відчувають голоду. Однак у акваріумах найчастіше спостерігається дефіцит цієї речовини. Площа поверхні води у штучних резервуарах невелика, тому з атмосфери до неї переходить мало вуглекислоти. Обсяг вуглекислого газу, видихається гідробіонтами, недостатній задоволення потреб рослин. Також акваріумне середовище часто характеризується досить низькою карбонатною твердістю. Крім того, вміст вуглекислоти знижується при інтенсивній аерації резервуару.

Як подавати СО2 в акваріум

Подача СО2 в акваріум ззовні необхідна, особливо у випадку судин-травників з великою кількістю зелені та малою кількістю гідробіонтів.

Існують такі системи подачі вуглекислого газу:

1. Балонна установка. Включає заправлюваний балон з вуглекислим газом, редуктор з 2 манометрами (показують тиск усередині балона і на виході), електромагнітним клапаном (дозволяє автоматизувати подачу газу по таймеру) і клапаном тонкого налаштування подачі СО2 з лічильником бульбашок (дозволяє контролювати насиченням) , спеціальний незлипаючий шланг та дифузор, що розпорошує газ. Це найбільш зручна, але в той же час і найдорожча система.
2. Пігулки. Спеціальні хімічні реактиви у формі таблеток виділяють вуглекислий газ після поміщення в акваріум.Цей метод простий у використанні, ефективний та безпечний для рибок, проте потребує постійної купівлі дорогих препаратів і підходить лише для невеликих резервуарів об'ємом 100-120 л.
3. Система бродіння. У процесі бродіння (розщеплення цукру дріжджовими грибками) виділяється вуглекислий газ, який подається до акваріуму. Систему бродіння легко виготовити своїми руками з пляшки з бродячою сумішшю, другої пляшечки для фільтрації шкідливих продуктів та шлангів. Ця система є найдешевшою, проте має ряд недоліків. Кількість вуглекислого газу, що виділяється в ній, мало і достатньо для об'єму не більше 150 л, при цьому регулювати його подачу складно. Крім того, для бродіння потрібна висока температура - 25-30 ° С. Також необхідно періодично замінювати відпрацьовану суміш.
4. Хімічна система Цю установку також можна виготовити своїми руками. Дві пляшки – з содою та з лимонною кислотою, розчиненими у воді – з'єднують шлангами, а також виводять шланг в акваріум через ємність для фільтрації. Завдяки тиску, що підтримується всередині системи, кислота постійно взаємодіє із содою, внаслідок чого утворюється вуглекислий газ. Дана система безпечна та стабільна; крім того, у ній можна регулювати подачу СО2. Однак вона потребує періодичної дозаправки реагентів.

Подавати газ у травник можна за допомогою різних пристроїв (реакторів): дзвонів, драбин або дифузорів з дерева, скла (мембранні) або пластику. При виборі реактора важливо пам'ятати, що бульбашки газу, що надходять із нього, повинні повністю розчинятися у воді, не досягаючи її поверхні.

Висновок

СО2 в акваріумі має велике значення для благополуччя рослин.Природний недолік вуглекислого газу в штучному водоймищі можна компенсувати його примусовою подачею. Існують системи, що дозволяють генерувати і постачати СО2, проте при їх використанні необхідно дотримуватися запобіжних заходів, щоб не нашкодити акваріумним жителям. Якщо Вам сподобалася стаття чи є що додати, залишайте свої коментарі.