_algae_that_have_grown_in_an_algae_scrubber.jpg/1280px-Harvesting_(cleaning)_algae_that_have_grown_in_an_algae_scrubber.jpg)
Скруббер для водорослей — это устройство для фильтрации воды (не путать с губкой-скруббером , используемой для очистки стекла), которое использует свет для выращивания водорослей ; в ходе этого процесса из воды удаляются нежелательные химические вещества. [1] Скрубберы для водорослей позволяют любителям эксплуатировать свои аквариумы с соленой или пресной водой или пруды, используя естественную фильтрацию, основанную на первичной продукции , во многом похожую на ту, что происходит в океанах и озерах.
Скруббер для водорослей фильтрует воду, быстро перемещая воду по шероховатой, сильно освещенной поверхности, что заставляет водоросли расти в больших количествах. По мере роста водоросли потребляют питательные вещества, такие как нитрат , фосфат , нитрит , аммиак , аммоний и даже металлы, такие как медь, из воды. [2] Эти питательные вещества обычно являются проблемой в аквариумах и прудах, поскольку они вызывают рост нежелательных водорослей, а также потому, что они вызывают болезни и/или другие проблемы у аквариумных рыб, беспозвоночных и кораллов. [3] Скруббер для водорослей позволяет водорослям расти, но водоросли растут внутри фильтра, а не в аквариуме или пруду. Это удаляет избыток питательных веществ (очищает воду), уменьшая нежелательные водоросли в аквариуме или пруду. Неприятные водоросли в аквариуме или пруду не следует путать с желаемыми водорослями в самом фильтре-скруббере для водорослей. Водоросли, которые растут в очистителе водорослей, затем можно удалить или скормить скоту.
Как удобрение железом , так и питание океана — это методы, которые стимулируют первичное производство водорослей в океане, которые потребляют огромное количество питательных веществ и CO.2. Такое же потребление питательных веществ осуществляют водоросли в аквариуме или пруду.
Скрубберы для очистки водорослей используются как в соленой, так и в пресной воде и удаляют нежелательные водоросли разных типов: циано- или слизистые , пузырьковые , волосяные , хеттоморфные , каулерпы и пленочные водоросли, а также динофлагелляты и айптазии .
Водорослевый скруббер был изобретен доктором Уолтером Адеем, который с конца 1970-х годов был директором Лаборатории морских систем в Музее естественной истории Смитсоновского института (Вашингтон, округ Колумбия, США). [4] Его исследования различных видов водорослей, особенно их экологической роли на коралловых рифах, дали ему представление о том, как океан (в частности, риф) «перерабатывает» питательные вещества. Он спроектировал и построил различные экспонаты размером до 3000 галлонов и смоделировал различные водные экологические системы, включая тропический коралловый риф/лагуну, «химические параметры которой после 8 лет изоляции [от окружающей среды] контролировались исключительно водорослевым скруббером. Эта система, изученная многопрофильной группой биологов, продемонстрировала темпы кальцификации [роста кораллов], равные лучшим 4 процентам диких рифов, и при 543 идентифицированных видах, а предполагаемые 800 видов на единицу площади были оценены как самый биоразнообразный риф из когда-либо измеренных». [5]
В трех изданиях своей книги Dynamic Aquaria доктор Адей подробно описал свою работу и обсудил в научных принципах физические, химические и биологические соображения для построения функционирующей экологической системы в замкнутом пространстве, от размера аквариума до микрокосма (до 5000 галлонов) или мезокосма (>5000 галлонов). Описывая разработанный им скруббер для водорослевого дерна, он объяснил, что удаление избытка питательных веществ было не единственной его функцией. Работая скруббером ночью, когда основной резервуар перешел в другую дыхательную фазу (растения теперь поглощали кислород, а не производили его), скруббер поддерживал уровень кислорода и помогал буферизировать pH, предотвращая накопление высоких уровней углекислого газа.
«Переработка» означает, как питательные вещества переходят от растений к животным и обратно к растениям. На суше вы видите переработку, следуя потоку кислорода: зеленые растения используют углекислый газ и выделяют кислород; животные используют этот кислород и выделяют углекислый газ. В океанах и озерах питательные вещества переходят от водорослей к животным и обратно к водорослям.
Доктор Адей построил несколько версий очистителей водорослей для аквариумов в Смитсоновском институте. Он назвал их «Algal Turf Scrubbers», потому что в то время считалось, что «торфовые» водоросли были лучшим типом водорослей для выращивания в очистителе. Он также получил первый патент США на очиститель водорослей с откидным ведром [6] , в котором описывалось сложное устройство для откидывания, которое выливало воду на горизонтальную поверхность, тем самым имитируя волны в рифовой среде. После нескольких лет разработки он принял участие в испытании большого очистителя водорослей в аквариуме Большого Барьерного рифа: «Рифовый резервуар представляет собой первое применение технологии очистителя водорослей в системах аквариумов большого объема. Аквариумы, использующие обычные методы очистки воды (например, бактериальные фильтры), обычно имеют уровни питательных веществ в частях на миллион, в то время как очистители водорослей поддерживали концентрации частей на миллиард [гораздо ниже], несмотря на сильную биологическую нагрузку в рифовом резервуаре. Успех очистителей водорослей в поддержании подходящего качества воды для кораллового рифа был продемонстрирован в наблюдаемом нересте склерактиниевых кораллов и многих других обитателей аквариума». [1]
К сожалению, в то время (1988) не было известно, что кальций и щелочность необходимо добавлять в закрытый рифовый резервуар, чтобы заменить то, что используется растущими кальцифицирующими организмами. Даже спустя пять лет после этого Питтсбургский зоопарк только начал тестировать рифовый резервуар-скруббер «мезокосм», чтобы посмотреть, снизится ли уровень кальция: «Была выдвинута гипотеза, что Ca2+
и замещающие элементы Sr2+
и Мг2+
могли снизить концентрацию в микрокосме кораллового рифа из-за постоянного повторного использования той же морской воды в результате процесса рециркуляции, присущего мезокосму кораллового рифа." [...] "Склерактинии (Montastrea, Madracis, Porites, Diploria и Acropora) и известковые водоросли (Halimeda и другие), присутствующие в мезокосме кораллового рифа, являются наиболее вероятными организмами, ответственными за значительное снижение концентрации Ca2+
и старший2+
катионы." [...] "Ca обычно не является биолимитирующим элементом, а стронций никогда не является биолимитирующим элементом; HCO
3[щелочность] может быть. Похоже, что из-за незначительного ограничения в параметрах конструкции мезокосма эти элементы и соединения могли стать ограничивающими факторами. [...] Удивительно, что организмы могли истощить тысячи галлонов морской воды (от трех до шести тысяч) этих элементов даже в течение двух или более лет». [7] После того, как другие исследователи добавили кальций и/или подключили свои резервуары к океану (который также поставляет кальций и щелочность), кораллы снова начали расти. Тем не менее, «проблемные» питательные вещества (аммиак, аммоний, нитрат, нитрит, фосфат, CO 2 , металлы) всегда поддерживались на очень низком уровне.
Доктор Адей лицензировал свой патент очень немногим лицам, которые в течение короткого количества лет продавали ограниченное количество аквариумных скрубберов любителям. Однако сложность конструкции и стоимость лицензии привели к тому, что скрубберы были очень дорогими. Это, в сочетании с тем фактом, что устройства были шумными, брызгающими и ненадежными (механизм сброса застревал), привело к тому, что продажи были медленными. Скрубберы только начинали проникать в аквариумистику в 1990-х годах, когда Адей решил отозвать свою лицензию и больше никому не разрешать их производить или продавать. Вместо этого он обратил свое внимание на коммерческое и промышленное применение и занялся частным бизнесом, производя крупномасштабные скрубберные установки для озер и рек. [8]
С развитием Интернета в 1990-х годах любители аквариумов и прудов начали обсуждать проблемы с нежелательными водорослями и стали замечать тенденцию: в аквариумах и прудах с очень большим количеством нежелательных водорослей не было обнаруживаемых питательных веществ в воде. Сначала это казалось странным, поскольку количество нежелательных водорослей должно было увеличиваться по мере увеличения питательных веществ в воде. Как может быть очень большое количество нежелательных водорослей, но не может быть измеримых питательных веществ в воде, подтверждающих это? Затем биологи начали указывать на то, что когда количество нежелательных водорослей становилось достаточно большим, водоросли фактически потребляли все доступные питательные вещества из воды быстрее, чем добавлялись новые питательные вещества, как и предполагал доктор Адей.
Интерес к использованию водорослей для контроля питательных веществ снова возрос, на этот раз в форме содержания водорослей в «отстойнике» или другом небольшом аквариуме, который был соединен с основным аквариумом через водопровод. С добавлением освещения и течения водоросли росли в этой области, и водоросли потребляли питательные вещества из воды так же, как это делали водоочистные устройства доктора Адея. Отстойники или другие небольшие аквариумы, используемые для этой цели, стали известны как «рефугиумы». [9] Название «рефугиум» было использовано потому, что растущие водоросли обеспечивали безопасное место для размножения и роста мелких и микроскопических животных, и, таким образом, были «убежищем» от крупных рыб и беспозвоночных в основном аквариуме, которые в противном случае потребляли бы их. Однако, хотя рефугиумы действительно потребляли питательные вещества из воды, они не потребляли их достаточно быстро во всех ситуациях; это заставляло многих любителей продолжать сталкиваться с неприятными проблемами с водорослями в своих основных аквариумах.
Более поздние вариации построены с простым «водопадом», приводимым в движение силой тяжести , с использованием водопроводной трубы из ПВХ для подачи воды вниз по куску пластиковой вязальной сетки (также известной как «пластиковый холст»), которая шероховата, чтобы позволить водорослям прикрепиться. Почти в каждом случае эти самодельные очистители водорослей снижали содержание питательных веществ до очень низкого уровня, и это уменьшало или устраняло все неприятные проблемы с водорослями.
Кроме того, водоросли «торф», которые были в центре внимания в конструкции сбрасывающего ведра доктора Ади, заменены «зелеными нитчатыми водорослями». [10] Это связано с тем, что водоросли торфа, как правило, темно-коричневые и толстые (как искусственный газон на спортивных площадках), и они блокируют свет и воду от попадания на экран. Это замедляет рост (и фильтрацию) водорослей, поскольку нижние слои водорослей, прикрепленные к экрану, начинают отмирать и отделяться. Однако зеленые водоросли (особенно светло-зеленые нитчатые водоросли) позволяют свету и воде проникать на весь экран, если толщина роста составляет менее 20 мм, [11] что позволяет водорослям расти быстрее и поглощать больше питательных веществ, не умирая и не теряя при этом прикрепления к экрану. Это удачно, потому что зеленые нитчатые водоросли — это именно тот тип водорослей, который растет автоматически в правильно сконструированном очистителе водорослей.
Некоторые модели также используют восходящие пузырьки воздуха. Эта версия, которая по сути является полной противоположностью водопаду, позволяет размещать скруббер для водорослей под водой в аквариуме, отстойнике или пруду, а не над ними. Это значительно упрощает конструкцию, поскольку устройство не должно быть водонепроницаемым, и позволяет размещать скруббер в узких местах, где нет места над уровнем воды. Конструкция также предотвращает высыхание водорослей в случае отключения электроэнергии, поскольку все водоросли находятся под водой, а также конструкция удаляет почти все брызги. Конструкция восходящих пузырьков делится на три категории: те, которые крепятся к стеклу аквариума (или отстойника) и просвечивают через него; те, которые плавают на поверхности воды аквариума, отстойника или пруда; и те, которые полностью погружаются под воду, как подводная лодка.
В целом, за исключением конкретных версий с непрерывной фильтрацией или непрерывной культивацией, водорослевые скрубберы требуют периодического удаления («сбора») водорослей из скруббера. Такое удаление водорослей приводит к удалению нежелательных питательных веществ из воды, поскольку водоросли использовали питательные вещества для роста. Водоросли обычно удаляются либо:
Для водопадных версий экран снимается с трубы и очищается в раковине с проточной водой. Труба также снимается, а щель очищается зубной щеткой, чтобы удалить любые водоросли, которые в ней выросли. После удаления водорослей экран и труба снова устанавливаются в скруббер. Для версий с восходящим потоком метод очистки зависит от типа:
Версия, прикрепленная к стеклу: часть магнита снаружи стекла снимается, а внутренняя часть поднимается из воды. Если нарост представляет собой толстые зеленые нитчатые водоросли, то его просто удаляют вручную. Если нарост представляет собой тонкие зеленые нитчатые водоросли (как это происходит в пресной воде) или темную слизь, то внутренний блок переносится в раковину и чистится зубной щеткой. После чистки внутренняя и внешняя части возвращаются на место на стекле.
Версия с плавающей поверхностью: Если нарост представляет собой густые зеленые нитчатые водоросли, то его просто удаляют вручную, поднимая крышку светодиода и вытягивая нарост. Если нарост представляет собой тонкие зеленые волосы или темную слизь, то плавающую часть относят в раковину и чистят зубной щеткой.
Версия Drop-in: весь блок вынимается из воды и снимается крышка. Если нарост представляет собой густые зеленые нитчатые водоросли, то его просто удаляют вручную. Если нарост представляет собой тонкие зеленые нитчатые водоросли или темную слизь, то весь блок переносится в раковину и чистится зубной щеткой.
Если сетку периодически не очищать, водоросли станут слишком густыми и будут блокировать свет и поток, не позволяя им достигать «корней» водорослей, а эти области отомрут и отпадут, отдавая питательные вещества обратно в воду. [10]
{{cite book}}: CS1 maint: отсутствует местоположение издателя ( ссылка )