Часть первая: азотный цикл, нитрификация, токсичность азотных соединений, виды фильтрации, нитрифицирующие бактерии, "опрокидывание" биофильтра, "бактериальная муть", немного истории, денитрификация и денитрифицирующие бактерии. — Читать.

Часть вторая: фильтры, внутренние фильтры , внешние фильтры, открытый фильтр (самп), как правильно мыть фильтрующие элементы, о пользе больших аквариумов, о пользе аэрации, активированный уголь, ионообменные смолы, цеолит, торф, стерилизация воды. — Читать.

============================================================

Часть третья, в которой изложены решения альтернативные традиционным подменам воды и протоке.

Растения в цихлидном аквариуме, фитофильтр, нитратные фильтры, пеноотдепитель, осмосный фильтр, "волшебные" препараты, И еще раз о подменах воды.

Растения в цихлидном аквариуме

Растения в аквариуме — это не только украшение и естественный "аэратор", но и важный элемент биосистемы. Их роль в процессах, происходящих в аквариуме, исследована еще не в полной мере. Известно, что растения поглощают не только нитраты, но и аммиак и нитрит, т.е. являются своего рода живым биофильтром. Естественно не может быть и речи о том, что цихлиднике растения способны целиком заменить собою биофильтр, но практика показывает, что запуск нового аквариума с живыми растениями происходит легче, а вода в нем прозрачнее, чем в аквариуме, декорированном только камнями и пластиком. Кроме того, считается, что рыбы в присутствии живых растений чувствуют себя лучше.

Гайанский северум (Heros sp. "Guyana") в аквариуме с живыми растениями. Фото Е. Грановского

Проблема совмещения цихлид и живых растений является одной из постоянных тем аквариумных интернет-форумов. Основными мотивами, по которым рыбы уничтожают растения являются:
а) трофический, многие виды цихлид растительноядные (т.н. фитофаги);
б) подготовка аквариума к нересту, в ходе чего происходит сильное перекапывание грунта и удаление "лишних" предметов;
б) просто неприятие живой растительности, когда растение посаженное "не в том месте" или просто оказавшееся в поле зрения строптивой рыбы немедленно выдирается или обкусывается.

Основными методами борьбы с этой особенностью наших питомцев является применение жестколистных растений с хорошо развитой корневой системой, высадка их в горшки, либо обкладывание булыжниками, попытка угадать безопасные места, в которых рыбы готовы терпеть соседство растительности, а для защиты ценных экземпляров (эхинодорусов и анубиасов) от поедания — скармливание фитофагам менее ценных сортов (гигрофила и амбулия), выращиваемых в отдельном аквариуме. Причем, как показывает опыт, с некоторыми южноамериканскими растительноядными видами, например, Heros spp., "договориться" бывает легче, чем с активно роющими грунт центральноамериканскими цихлазомами.

Пара многоколючников (Archocentrus multispinosus) увлеченно поглощает остатки апоногетонолистной криптокорины. Фото Е. Грановского

Еще одна проблема — это достаточное количество света. Считается, что для нормального роста растений необходимо иметь уровень освещенности не менее 0,6 ватт на литр, тогда как в цихлидниках обычно бывает не более 0,3 ватт на литр. При таком свете растения растут плохо, а вот низшие водоросли, в т.ч. пресловутая "черная борода", очень хорошо себя чувствуют, особенно если содержание нитратов больше, чем 20 мг/литр. Два крайних пути:
а) запускать аквариум как классическую "травяную банку" с густой посадкой растений, сильным освещением и подачей CO₂, где растения забивают низшие водоросли. В таких аквариумах содержат скалярий, мезонаут, карликовых цихлид, иногда бирюзовых акар, северумов и мелких центральноамериканских цихлазом, но для крупных центральноамерикаских видов таких как астронотусы, вьехи и парахромисы это практически нереально, т.к. либо вся, либо большая часть растительности будет уничтожена;
б) полностью отказаться от живых растений и ограничить освещенность до 0,1 ватт/литр, т.е. минимальной величины при которой рыб хорошо видно, а "черная борода" уже практически не растет.

Средний вариант — с умеренным светом и небольшим количеством растений, как правило, влечет сильный рост "черной бороды", что доставляет немало неудобств, хотя с точки зрения биофильтрации эта водоросль имеет такое же полезное действие, как и высшие растения.

Трудности, связанные с сочетание цихлид и живых растений заставляет многих цихлидоводов отказываться от содержания живой растительности. Впрочем в умелых руках рыбы замечательно живут и в окружении пластиковых растений.

Фитофильтр

	Фитофильтр Е. Цигельницкого. Эти вымахавшие под потолок "джунгли" – овеществленная лишняя органика и нитрогены. Фото Е. Цигельницкого

Польза от живых растений очевидна, но засадить ими аквариум не всегда возможно. В этой связи возникает логичная идея и соблазн вынести их из водоема. Своеобразным гибридом внешнего фильтра и растительного аквариума является так называемый фитофильтр — биофильтр, снаряженный секциями с растениями. Первые фитофильтры известны со времен Золотницкого — это были растения, украшавшие аквариумные гроты. Такое растение располагалось над аквариумом, а его корни получали питание из аквариумной воды. Современные фитофильтры предусматривают более сложную конструкцию, и прежде всего проточность. Так же как и обычные фильтры, фитофильтры бывают внутренние и внешние.

Простейший внутренний фитофильтр можно смастерить из пластиковой бутыли — вырезать по длине бок (получится корытце), наделать в днище горячим шилом дырок (слив), завести в горлышко напорный шланг от внутреннего фильтра, насыпать субстрат, посадить растения и повесить на хомутах с присосками к боковой или задней стенке аквариума. Не слишком эстетичное, но зато простое решение. При этом литр с лишним субстрата с растениями могут полностью покрыть необходимость в биофильтрации в небольшого или даже среднего размера аквариуме.

Более аккуратный вид будет иметь специально изготовленный лоток из оргстекла или пластика. Для хорошего газообмена и обеспечения пространства для корней растений не следует делать его узким — ширина должна быть не менее половины высоты. Длина — это, как правило, вся задняя стенка аквариума. Подача воды в лоток — шлангом от помпы, внутреннего или внешнего фильтра. Слив — в противоположной от входа стороне. В крышке аквариума нужно сделать специальный вырез, через который будут подниматься растения. Более подробно обо всем этом можно прочесть в блоге Евгения Цигельницкого.

Другой подход — расположение фитофильтра снаружи. Это предполагает больше внимания герметичности узлов, но и дает больше простора по его расположению и свободу по выбору формы и размера. Поскольку фитофильтры аквариумисты мастерят сами, проявляя при этом всю свою фантазию и техническую смекалку, существует множество конструкций: перегородки, фальшдно, флейты разной разветвленности, дополнительные секции и пр. Однако если подходить к делу прагматично (и учитывая наличествующий, как правило, большой запас производительности), можно ограничиться простой конструкцией. Как комментирует это Е. Цигельницкий, фитофильтр которого вы видите на фотографии: "Из многолетней практики могу сказать, что правильно сделанный, сбалансированный фитофильтр дает одинаковые (ноль NO₂, до 10 мг/л NO₃) показатели в аквариумной воде, независимо от конструктивных "наворотов": ящик с перфорированным дном и флейтой по всей длине, ничем не превосходит тот же ящик, только без двойного дна и с заливом через шланг. Проверено".

При всех очевидных достоинствах фитофильтр имеет следующие недостатки:
а) фитофильтр требует места и трудно вписывается в интерьер помещения;
б) в продаже нет готовых фитофильтров промышленного производства;
в) если помещение темное, то для растений фитофильтра требуется дополнительное освещение;
г) растения в фитофильтре требуют минимального, но все же отдельного ухода;
д) растения в фитофильтре активно испаряют воду.

Отдельный вопрос — это правильный подбор растений. Для этой цели подходят практически все аквариумные растения–амфибии, как длинно, так и короткостебельные, но при этом следует иметь ввиду, что многие виды не переносят холодный сухой воздух, гибнут от сквозняков и больше годятся для расположения закрытых стеллажах или палюдариумах. Также нужно иметь ввиду, что роль мелких растений со слабой корневой системой в утилизации нечистот будет невелика, и если нужен действительно мощный фильтр, то и сажать в него следует что-нибудь посущественнее. Из сухопутных растений для фитофильтров не следует использовать те, которые не переносят длительного затопления корневой системы.

В книге Н.Ф. Золотницкого для посадки в гроты рекомендованы: адианты, нефролепис, птерисы, золотистый и серебристый папоротники, асплениум, аспидиум, блехнум, стипулятник, кордилина, кордилина, изолепис, саксифрага, традесканция, сциндапус, антуриумы (теневыносливы). Возможно, многие из них подойдут и для фитофильтра. Из В.С. Жданова этот список можно расширить, поместив в него: каллы, рихардии, белокрыльник, камыш поникший и циперус. Е. Цигельницкий добавляет сюда: спатифиллюм, фикус Бенджамина, фиттонии и хлорофитумы.

Если аквариум стоит вдали от источников искусственного света, то растения в фитофильтре, нужно доосвещать. Поэтому не стоит увлекаться сильно светолюбивыми, лучше брать теневыносливые. Если подобрать теневыносливые растения или аквариум находится на освещенном месте — отдельный свет вообще не потребуется. Хотя некоторая подсветка в любом случае красива.

Кстати, полезную работу в фитофильтре выполняют не только сами растения, но и колонии бактерий, живущие на их корнях. Это тот же "активный ил", который работает в любом биофильтре. Хотя корни растений выделяют немного кислорода по сравнению с листьями, для аэробных бактерий это вполне достаточно для комфортного существования.

Нитратные фильтры

Как и в вопросах биофильтрации в целом, в этой области пионерами являются морские аквариумисты. Но еще раньше денитрифицирующие фильтры были разработаны и поныне применяются для очистки промышленных сточных вод. В морской аквариумистике нитратные фильтры или нитратредукторы, как их еще называют, обычно используются как часть системы фильтрации, состоящей из нескольких компонентов. Задача этих фильтров — превратить с помощью бактерий нитрат в газообразный азот и/или закись азота (веселящий газ), которые, испаряясь, покидают аквариумную систему. Принцип действия "классического" денитрифицирующего фильтра следующий: внутри него устанавливается крайне бедная кислородом среда, в которой живут денитрифицирующие бактерии-анаэробы, которые при отсутствии кислорода, необходимый для дыхания, извлекают его из нитрата. Под их воздействием происходит следующая химическая реакция:

5C + 4NO₃^- + 4H⁺ = 5CO₂ + 2N₂ + 2H₂O

	Нитратредуктор Aqua Medic, предназначенный для аквариумов объемом до 1000 литров и шарики Deniballs

Эту реакцию могут проводить аэробные гетеротрофные бактерии, среди них Pseudomonas denitrificans, Pseudomonas aeruginosa, Paracoccus denitrificans или Bacillus licheniformis. Главное условие для работы такого фильтра слабый проток воды. В зависимости от величины, объема и типа фильтра он может составлять от нескольких литров до 30 литров в час. Такая скорость необходима, чтобы гарантировать установление анаэробной среды, поскольку при сильном течении в него будет попадать много кислорода. В фильтре существует внутренняя циркуляция, способствующая равномерному распространению анаэробной среды.

Раньше в денитрифицирующие фильтры углероды регулярно добавляли в форме лактозы (молочный сахар). Сегодня в качестве корма все чаще используются так называемые "Deniballs", шарики-наполнители для фильтра, состоящие из производного масляной кислоты. Очень важно поддерживать нужный редокс-потенциал в нитратредукторе. Для нормального течения денитрификации этот показатель должен удерживаться в пределах от -50 до -250 mV. Редокс-потенциал можно замерять электронно с помощью специальных устройств. Наиболее практично и безопасно — использовать автоматику, которая исходя из этого показателя, будет включать или выключать дозирующую помпу, подающую воду в фильтр-денитратор. Управлять работой нитратредуктора можно, варьируя количество подкормки или поток воды. Основные принципы: добавление питания в денитратор и уменьшение протоки – понижает окислительно-восстановительный потенциал, уменьшение питание и увеличение проточности – сдвигает вверх.

К этому типу денитрификационных фильтров относится нитратный редуктор производства фирмы Aqua Medic, предназначенный для аквариумов объемом до 1000 литров (на фото). Расходными материалами для этого фильтра являются Deniballs и порошок Denimar. Контролировать процесс можно используя редокс-электрод (не включен в комплект поставки), который вкручивается в предусмотренное в крышке отверстие с резьбой PG 13,5. Nitratreductor 1000 герметичен и может использоваться как часть общей фильтрующей системы или отдельно — в этом случае он устанавливается в тумбу под аквариум. А вообще выбор и ценовой диапазон денитрификационных фильтров для морских аквариумов сейчас довольно велик. От высокотехнологичных систем с автоматической регулировкой тока воды, автоматической подкормкой бактерий и возможностью непрерывного измерения редокс-потенциала, а также подключаемым компьютером, обрабатывающим данные от редокс-контроллера и управляющим всеми этим процессами. Этот вариант может быть реализован, например, на оборудовании фирмы AquaMedic. До совсем незамысловатых, как Sera Bio-Denitrator — устройство производительностью 36 литров в сутки, лишенное возможности всего того, о чем было сказано выше. Бактерий в нем нужно кормить вручную, скорость потока воды должна контролироваться постоянно. Запускается сложно, может внезапно перестать работать. Но использовать можно, и есть данные, что в 200–300 литровом аквариуме при средней загрузке и практически не подменяемой воде такой фильтр уверенно способен обеспечить содержание нитратов в пределах 50 мг/л. Кроме того, по традиции нашей страны, богатой различными "самоделками", существует множество кустарных конструкций, смастеренных самими аквариумистами.

До недавнего времени нитратные фильтры считались атрибутом морской аквариумистики, но в последнее время на них обратили внимание и пресноводные аквариумисты, в частности, дискусоводы. Такая система, описанная журнале "Diskus" Jahrbuch 2007, применяется аквариальном хозяйстве Йозефа Вастля. В качестве питания для бактерий здесь используется кукурузный крахмал особо тонкой пылевидной структуры. Подробнее о нитратном фильтре Йозефа Вастля можно прочесть на сайте Ассоциации любителей и разводчиков дискусов.

Водочный фильтр-денитратор. Еще одной версией денитрифицирующего фильтра является так называемый водочный фильтр. Его единственное отличие в источнике питательных веществ для бактерий. Если в классическом варианте это лактоза, то здесь используется алкоголь (этанол С₂Н₅ОН), который добавляется в фильт