-
James5103
Многие кидаются словом ДСБ, до конца непонимая, что это такое. Посему решил выложить перевод этой статьи для повышения образованности мореманов. При этом, я думаю, что не нарушаю авторских прав, т.к. данная статья давно гуляет по просторам интернета, в основном, правда, в англоязычном варианте. Итак:Перевод статьи "The Why's and How's of Sand Beds. The Role of the Benthos in the Reef Aquarium Ecosystem. By Ronald L. Shimek, Ph D.".
Опубликована 6 сентября 1998.
Почему и как работает песчаный грунт. Роль бентоса в экосистеме рифового аквариума.
Мое базовое предположение заключается в том, что естественный путь является лучшим. Подражание природе повышает предсказуемость и предотвращает стрессы у животных.
Я утверждаю, что наши рифовые аквариумы - искусственные экосистемы, и функционируют так же, как и естественные. Чтобы понять это утверждение, мы должны определить термин "экосистема" и посмотреть, подпадают ли наши аквариумы под это определение.
Что такое экосистема и почему рифовый аквариум относится к ней?
Экосистема состоит из 4-х основных компонент: энергии, окружающей среды, биоматерии (или живущих существ) и определенных способы передачи энергии и веществ.
Энергия в такой системе может быть электромагнитной (в основном солнечная энергия), химической (в основном энергия пищи) и кинетической (в основном энергия движения воды). Последняя важна, но относительно немного живых сообществ могут использовать кинетическую энергию, так что я остановлюсь на первых двух.
В фотосинтезе солнечная энергия используется, чтобы превратить воду и углекислый газ в сахар. В этом преобразовании большое количество солнечной энергии сохраняется в сахаре виде химической энергии - энергии химических связей. Именно эта энергия важна в экосистемах как химическая энергия.
Солнечная энергия поглощается экосистемой кораллового рифа "производителями": фитопланктоном, морскими водорослями и зооксантеллой. Все другие животные - "потребители" и должны либо есть побочные продукты производителей либо самих производителей. Путь энергии через экосистему называют пищевой цепочкой. По ней пища и энергия проходит через экосистему. Путь пищи через систему не эффективен. На любом шаге этого пути до 90 процентов пищи и энергии не используются животными. Это - следствие Второго Закона Термодинамики, который говорит, что никакая передача энергии или вещества на 100 процентов невозможна.
Это означает, что когда коралл перерабатывает побочные продукты, например, зооксантеллу, только примерно 10-20% ее будет превращено в сам коралл или его производные. Остальное покинет коралл через диффузию или как отходы. Это соотношение остается таким же для любой передачи энергии, например, для рыбы, которая ест планктон, или для грунта, кормящего червя частицами детрита. Во всех случаях, эффективность низка. В конечном счете, в пищевой цепочке количество сохраненной пищи относительно начального количества слишком мало, чтобы осуществить передачу энергии. Однако, вещество остается в системе.
Вот пример такой пищевой цепочки. Чтобы поправиться на 1 фунт, кит-убийца должен съесть 10 фунтов лосося, который в свою очередь должен съесть 100 фунтов маленькой рыбы, которая в свою очередь должна съесть примерно 1000 фунтов большого зоопланктона, который в свою очередь должен съесть примерно 10000 фунтов маленького зоопланктона, который в свою очередь должен съесть примерно 100000 фунтов фитопланктона. Последнему требуется большое количество океанской воды. В самой производительной искусственной морской экосистеме нет такого количества воды, чтобы произвести фитопланктон, который прокормил бы кита-убийцу.
Тем не менее, хотя только 10 процентов пищи переваривается, оставшиеся 90 остаются в системе в виде растворенной органики и детрита. Их нужно как-то утилизировать.
Добавляя корм в наши аквариумы, мы укорачиваем некоторые из пищевых цепочек (обрезая цепочки с участием планктона). Однако другие процессы, происходящие в нормальной экосистеме, имеют место и в аквариуме.
Итак ... мы управляем экосистемой.
Что такое бентос? Бентос - просто термин, обозначающий всех животных, живущие НА или В океанском дне. Как и в природе, в наших аквариумах живет бентос двух типов.
Первый тип - эпифауна. Существа, которые живут НА грунте. Сюда входят кораллы, губки и морские водоросли. На эпифауну оказывают влияние некоторые физические факторы типа света и глубины. Однако, наиболее важные факторы, вероятно, влияние хищников и растительноядных.
Большинство людей имеют слабое представление об экологической структуре живущего в рифе сообщества. Коралловые рифы - водорослевые сообщества. Живой материал, составляющий коралловые рифы, на 80 процентов является водорослевой тканью.
Состав водорослей определяется светом, доступной пищей и растительноядными животными. В лабораторных экспериментах и в работах, сделанной в этой области, были подтверждены следующие закономерности:
1) Движение морских ежей способствует росту известковых морских водорослей.
2) Движение рыбы способствует росту нитчатых морских водорослей.
3) Слабое течение подавляет рост водорослей.
4) Меняющее направление течение способствует росту нитчатых морских водорослей.
В действительности, рифовый аквариум с меняющим направление течением (всякие там "генераторы волн" и т.п.) и с рыбами-хищниками типа бугеля является фактически водорослевым садом.
Итак, на природном рифе и в наших аквариумах водорослевый рост происходит из-за растворенной в воде органики. Это, в свою очередь, происходит из-за кормления животных и далее по пищевой цепочке.
Аквариумисты частенько забывают, что кораллы - хищные животные. Фактически, из всех хищников на поверхности Земли, у кораллов наибольший, в процентах от площади поверхности их тела, рот. Если бы пища не была так важна для них, естественный отбор оптимизировал бы их так, чтобы использовать другие источники энергии.
Кораллы нуждаются в большом количестве пищи для производства слизи. Примерно 40% материала, получаемого каждый день кораллами от зооксантел, теряются в виде слизи. Это означает, что кораллы - "фабрики слизи" - заполняют наши аквариумы растворенной слизью. Почти так же происходит с любыми морскими водорослями в аквариумах.
Также кораллы нуждаются в большом количестве энергии для производства нематоцитов. Последние являются метаболически энергозатратными структурами и нуждаются в энергии и пище для роста, а их количество в одном кв.мм воды - до 10000 штук. Кроме того, кораллам требуется пища и энергия для роста их скелетов. Аквариумисты часто забывают, что скелет коралла - не только карбонат кальция, но и существенное количество органики на нем.
Суть в том, что кораллы надо кормить! По данным многих источников, ~70% потребностей коралла в пище удовлетворяется зооксантеллой, хищничеством - ~25% и поглощением растворенной органики - ~5%. Эти потребности НЕ тривиальны. Чтобы выжить, кораллы нуждаются в большом количестве пищи.
Обычный в рифе симбиоз водорослей и животных - решение проблемы недостатка высококачественной пищи. Эти высококачественные пищевые продукты - в основном ткани животного. Часто подшучивают над утверждением, что вода, текущая по коралловому рифу, бедна питательными веществами. Это верно, НО ТОЛЬКО ДЛЯ РАСТВОРЕННЫХ ПИТАТЕЛЬНЫХ ВЕЩЕСТВ!!!
Плещущаяся океанская вода действительно бедна питательными веществами? Следующие данные были получены из "Hamner и другие. 1988. Зоопланктон, планктоноядная рыба и водные потоки на наветренной стороне рифа, Большой Барьерный Риф, Австралия. Бюллетень Морской Науки".
Водный поток над рифом был оценен так: 6000 куб.м на 1 линейный метр над гребнем рифа за 12 часов. Если глубину на гребне рифа принять за 1 метр, то получим 8330 литров в минуту.
Применительно к 380-ти литровому аквариуму - это 3160 литра в минуту. Такой водный поток приносит 416142 частички пищи к гребню рифа за 12 часов. Это эквивалентно 156 г не сушеного корма в день.
Итак, до корма сначала добираются рыбы. Есть несколько слоев планктона между океаном и рифом, которые кормят рыб. Последние за день фактически съедают весь живой планктон.
Однако, экскременты рыб и пищевые отходы достигают рифа. Принимая эффективность обработки от 10% до 20%, получаем 125-140 грамм пищевых отходов и растворенной органики проходит за 12 часов через 380-тилитровый аквариум. А вот ночью уже сам зоопланктон добирается до рифа.
Суммарное количество планктонической пищи, достигающей рифа (для объема 380-литрового аквариума): 125-140 грамм пищевых отходов и растворенной органики днем. И примерно 155 грамм зоопланктона ночью.
ОБЫЧНО, АКВАРИУМ, КОТОРЫЙ МОДЕЛИРУЕТ ЕСТЕСТВЕННУЮ ОКРУЖАЮЩУЮ СРЕДУ ГРЕБНЯ РИФА (ГДЕ ПРЕОБЛАДАЮТ МЕЛКОПОЛИПОВЫЕ ЖЕСТКИЕ КОРАЛЛЫ), ДОЛЖЕН ЕЖЕДНЕВНО ПОЛУЧАТЬ 30 ГРАММОВ (НЕ СУХОГО ВЕСА) КОРМА.
Я думаю, что это немного больше, чем большинство аквариумистов кладут в свои аквариумы....
Большое количество пищи необходимо для хорошего роста и здоровья животных, обитающих на гребне рифа. И даже если у вас не рифовый аквариум, животные должны питаться. И ПИТАТЬСЯ МНОГО!
Питание живым или растительным кормом приводит в результате к детриту и растворенной органике. Переработка и утилизация детрита и растворенной органики - дело бентоса, особенно той части, которая живет в грунте.
Инфауна - те существа, которые живут В грунте. Инфауна в природных условиях включает в себя червей (несколько групп: кольчатые черви, энтеропнеусты, сипункулиды, плоские черви, и т.п.), моллюсков, иглокожих (роющие морские огурцы и морские ежи), ракообразных, простейших (много типов, но в основном фораминеферы ) и бактерий.
В грунте моих аквариумов я нашел всех вышеупомянутых кроме моллюсков и иглокожих. Разнообразных червей у меня меньше, чем в наиболее богатых естественных системах, но больше, чем в наиболее бедных. Другими словами - нечто среднее. На основании того, что я видел на симпозиуме WNC по грунту в апреле 1998, я предположу, что у большинства аквариумистов их гораздо меньше.
Типы бентоса, за которые мы должны бороться.
Бактерии, упомянутые выше, жизненно важны, поскольку они являются биофильтром вашего аквариума, в основном осуществляющего удаление азотсодержащих отходов животных (аммиака) в виде газообразного азота. Бактерии могут сделать это только тогда, когда они растут. Они растут быстрее тогда, когда их немного. Большинство грунтовых животных ест бактерии или содержащий бактерии грунт (который очищается от бактерий в кишечнике животных). Это открывает новые возможности для роста большого количества бактерий и способствует производству азота.
Другая инфауна: фораминеферы = раковинные амебы.
Фораминеферы охотятся на бактерий и это необходимо для длительного роста последних. Это облегчает функционирование биофильтра, поскольку он работает лучше всего только тогда, когда идет активный процесс воспроизводства бактерий.
Плоские черви путешествуют по грунту, поедая детрит и бактерии. Этим они помогают прохождению энергии через систему.
Многощетинковые черви или полихеты, вероятно, самые многочисленные и разнообразные из видимого бентоса в большинстве экосистем с мягкмс грунтом. И мы должны стремиться к существенному разнообразию их в наших аквариумах, чтобы обеспечить многочисленные норы для доступа веществ. В моих аквариумах, например, следующие полихеты были обнаружены в грунте: Amphinomidae, Capitellidae, Chaetopteridae, Cirratulidae, Dorvilleidae, Eunicidae, Lumbrineridae, Maldanidae, Sabellidae, Spionidae и Syllidae.
Особенно важны собирающие отходы огненные черви. Эти черви, обычно находящиеся в грунте, молодые особи обычных огненных червей Eurythoe или Pareurythoe. Eurythoe - хранитель рифа, превосходный мусорщик и важный компонент бентоса.
Хотя они могут вызвать ожог, если их коснуться, они не охотятся на живых существ и они - хорошие члены команды "мусорщиков".
Кроме того, что полихеты главные переработчики детрита, они производят микропланктон в репродуктивной форме, т.е. яйца, сперму и личинки. Личинки полихетов я обнаружил в планктоне моего рифового аквариума. Они появились там в результате процессов размножения обитателей грунта. Кроме того, обнаружен "эпибентос", т.е. придонный зоопланктон, который может включать в себя личинки кольчатых червей, но его главный компонент - harpacticoid copepods (животные и фекальные шарики). Harpacticoid copepods играют важную роль в пищевой цепочке и дополнительно производят фекальные шарики, которые используются как пища многими мелкополиповыми жесткими кораллами и другими жителями биофильтра.
Важно понимать, что все вещества, который поступают в рифовый аквариум, остаются там, пока их кто-то не удалит. Учитывая, что кораллы и других животных надо кормить и кормить много, необходимо удалять избыточный корм.
Удаление = Газовыделение + Фильтрат + Прореживание
Мы можем использовать одно из свойств экосистем кораллового рифа для удаления питательных веществ. Это свойство - наличие большого количества морских водорослей. Эти водоросли легко растут и могут быть прорежены. В естественных системах крупные хищники периодически подрезают их. В наших же миниатюрных мирах, аквариумист должен сам выполнять эту экологическую функцию и периодически прореживать выросшие водоросли. Рост водорослей надо поддерживать, поскольку это - легкий способ удалить избыток переработанной пищи из системы.
Таким образом: Прореживание = Прореживание водорослей.
Важность аквариумного бентоса заключается в том, что он обеспечивает поток энергии и пищи. Кроме того, придонные морские водоросли позволяют удобно удалять отходы.
Инфауна перерабатывает органику, превращая его в животную ткань, газ или растворенную органику.
Здоровая и разнообразная инфауна предотвращает накопление органики в грунте, кормит обитателей биофильтра и поддерживает его работу.
Для работы биофильтр нуждается в кормлении и движении. Постоянное кормление бактерий фильтра стимулирует их рост и утилизацию растворенного азота и фосфора. Движение в грунте освежает его и предотвращает комкование и засорение.