И снова об азотном цикле.

Об азотном цикле кажется сказано все и давно.
Но нет, есть нюанс который открыт совсем недавно по научным меркам. И этот нюанс может отчасти перевернуть наши устоявшиеся представления о биофильтрации, и о той роли которую возможно играют бактерии в жизни наших аквариумов.
Знакомтесь:

[i]Анаммо́кс (сокр. от англ. anaerobic ammonium oxidation – анаэробное окисление аммония) — один из ключевых микробных процессов в круговороте азота[1]. Бактерии, осуществляющие этот процесс, были открыты в 1999 году, и в своё время описание этого процесса стало большим сюрпризом для научного сообщества[2]. Уравнение процесса:

NH4+ + NO2− → N2 + 2H2O

Этот процесс происходит во многих природных сообществах.[/i]
Ссылка на источник

Мы превыкли считать то, что основная часть азотных соединений преобразуется в ходе аэробных бактериальных процессов. Но последние исследования говорят, что на долю анеэробов анаммокс приходится до 50-60% процессов преобразования азотных соединений, вплоть до востановления газообразного азота.
Самое интересное то, что аноммоксы поглощаю в значительных количествах растворенный в воде углекислый газ, и так же, как и многие водные растения могут выделять его из бикарбонатов.
Есть о чем задуматься в плане конкуренции за ресурсы биофильтров с водными растениями в аквариуме.
В России в 2016 году была защищена интересная дисертация на тему анаммоксов, советую почитать, много можно узнать свежей научной информации по биофильтрации.

В связи с информацией из первого поста, пришла в голову интересная мысль. Если размножение анаммоксов лимитируется содержанием в воде углекислого газа, то возможно то, что для повышения эффективности биологической фильтрации в аквариуме стоит искуственно подавать СО2 не только в травники, но и в аквариумы без растений??? А может быть в безрастительные аквариумы, для повышения эффективности биологической фильтрации, СО2 стоит подавать круглосуточно???

kichrot
Есть о чем задуматься в плане конкуренции за ресурсы биофильтров с водными растениями в аквариуме.

А есть ли в аквариуме условия для существования этих бактерий, чтобы думать о конкуренции с растениями?

KAA78

Насколько я понял, из прочитанных источников, количество этих бактерий лимитируется, если не рассматривать концентрацию соединений азота, количеством СО2 в воде, в том числе связанного в бикорбанатах.
Таким образом, если я все правильно понял, увеличивая концентрацию свободного СО2, или кабонатную жесткость, мы способствуем увеличению численности популяции анаммоксов, со всеми вытекающими из этого последствиями, в том числе и по количеству потребляемых анаммоксами соединений азота.

Кстати, если все, что сказано в первоисточниках, соответствует действительности, получается интересный логический вывод:
Подавая искуственно СО2 в безрастительный аквариум мы ускоряем в нем процессы разложения азотных соединений и вывода азота из аквариума в виде газообразного азота в атмосферу. Таким образом можно рассматривать модель, когда в идеале без дополнительных биологических фильтров, в аквариуме без растений будет поддерживаться азотный баланс.
Если это верно, то возможно более корректно подавать СО2 в аквариум круглосуточно, а не только во время светового дня.

Изменено 25.1.17 автор kichrot

kichrot

Подать то подадите вы СО2, только для этих бактерий нужны анаэробные условия. А в аквариуме такие условия наоборот стараются устранить, ибо выделение сероводорода и метана Вам явно не понравиться. Приходим обратно ко внешникам и высокопористым субстратам.

пенсионер

Я не гуру. Если заметили, я не утверждаю здесь, а строю предположения и пытаюсь делать логические выводы из найденной мной информации, с учетом того, как я ее понял.
Так, что извините, по крайней мере пока, я практических рекомендаций дать не могу и не буду.

Dart Voland

Опять Вы не правы.
Анеэробные процессы в аквариуме не только не стоит подавлять, а напротив их надо поддерживать, всеми доступными средствами.
Вы явно начитались некомпетентных или устаревших источников, ну или сделали неверные выводы.

Взято из дисера:

1.2.1.3. Процесс нитрификации.
Процесс нитрификации был открыт С. Н. Виноградским. Это процесс окисления аммония до нитрита (первая стадия нитрификации) и нитрита до нитрата (вторая стадия нитрификации). Нитрификация также занимает существенное место в цикле азота, т.к. именно в ходе этого процесса образуются окисленные формы азота, которые могут быть использованы денитрификаторами и анаммокс-бактериями.
Очевидно, что если присутствие нитрификаторов 1-й стадии для анаммокс-бактерий полезно и желательно, т.к. нитрификаторы снабжают анаммокс-бактерий нитритом, то нитрификаторы 2-й стадии, наоборот, нежелательны. Между последними и анаммокс-бактериями возникает конкуренция за нитрит. Впрочем, в природе значительное влияние на этот процесс оказывает тот факт, что нитрификаторы 2-й стадии весьма чувствительны к концентрации кислорода, обычно неактивны даже в микроаэрофильных условиях, в то время как анаммокс-бактерии приурочены к анаэробным или микроаэрофильным зонам.

Также описано, что процессы идут в активном иле. И то, что растут эти бактерии крайне медленно.
Недавно, была открыта тема по наполнителям, которая к сожалению была закрыта, там были смешано все в кучу, разные фильтры и разные наполнители.
Также и здесь, возможна ситуация когда, для такого рода бактерий: необходимо наличие СО2, нитрит, медленный рост; нужно будет строить специальный фильтр. А в наших ведрах они просто не смогут конкурировать с аэробными бактериями, ни за нитрит, ни за место заселения, а также, надо будет конкурировать с растениями за СО2.
---
Добавлю: По поводу вклада этих бактерий в дисере написано, что он может быть весьма различным, т.е. он может быть и 50% а может быть и 1%. Я так понимаю, все зависит от среды, наличия аммония и нитрита (что для нас с вами наоборот, мы сводим это к нулю, либо должно потребляться быстро растениями. Иначе водоросли), СО2 и конкуренции места на субстрате.
Т.о. создавая среду для этих бактерий мы собственно превратим аквариум в стойный фильтр со всеми вытекающими последствиями.
Наши фильтры основаны на большом потоке, кислороде и аэробных бактрериях.

Изменено 25.1.17 автор MUAT

kichrot

И какими способами вы будите поддерживать анаэробную нитрификацию, при этом не дав запуститься другим анаэробным процессам, без помощи некого внешнего устройства? Или напомнить к чему приводит закисание грунта? Не забывайте аквариум - модель природного водоёма, а не природный водоём. Пытаться воссоздавать все процессы бессмысленно.

PS: ну что, пересмотрели эффективность забитого высокопористого субстрата? По-вашим же словам в порах анаэробная зона же выходила.

Изменено 25.1.17 автор Dart Voland

MUAT
...
Наши фильтры основаны на большом потоке, кислороде и аэробных бактрериях.

Спасибо, хороший пост Вы написали.
Вы указываете на медленный рост популяции анаммоксов. Но скорость понятие относительное. Для оценок важны количественные абсолютные показатели в аквариальной среде. А пока можно только гадать и делать предположения.
Главное, что есть факт указанных в источниках явлений, и этот факт необходимо учитывать, если не будет доказано обратное.
Вы указали на принцип действия современных и распрастраненных биологических фильтров в аквариумах. Да это так. Но возможно то, что после переосмысления новой научной информации, принципы биологической фильтрации в аквариумистике изменятся кардинально. В истории бывали и не такие кульбиты.

Dart Voland
И какими способами вы будите поддерживать анаэробную нитрификацию, при этом не дав запуститься другим анаэробным процессам, без помощи некого внешнего устройства? ...

Вообще то анаэробные и аэробные процессы идут в аквариуме и без помощи человека. Еще надо очень постараться, что бы селективно эти процессы остановить, если это вообще возможно.
Я могу предпологать то, что если искуственно поддерживать в аквариуме некий допустимый повышенный уровень СО2, то численность популяции аннамоксов и интенсивность их деятельнсоти по востановлению газообразного азота, будет неуклонно повышаться.
Моя логика Вам понятна???

kichrot

А вы не в курсе что в природных водоёмах аэробные и анаэробные процессы могут происходить в абсолютно разных частях водоёма? С одной стороны может быть орошаемый волнами песочный/галечный пляж (идеальные условия аэробной нитрификации), а с другой болото (идеальные условия для анаэробной нитрификации и денитрификации).

Для многих анаэробов кислород является ядом. Где идеальные условия для анаэробов? В грунте. Слой грунта больше 7 см редко ложиться в аквариуме и этот слой сплошняком прошивается корнями растений. А при плотности травы в травнике/скейпе врятли в грунте будет хоть маленький анаэробный участок.

kichrot

Я указываю на ссылку, которая была приведена выше, а она как никак научная работа. Скорость роста охарактеризована именно там.
Можно гадать, не имея опыта, о том какие завтра будут замечательные фильтры. Но давайте обсудим, то что уже изучено сейчас и насколько это применимо для наших фильтров.
Пример, песочный фильтр, фитофильтр и САМП, вроде более эффективны, чем покупные ведра внешников. Но они не для всех приемлемы, по габаритам и обслуживанию.
Т.о. каждый фильтр надо рассматривать отдельно: по применимости для аквариума, для обслуживания, по габаритам и т.п. и уже для него рассматривать субстраты и тип бактерий которые будут там обитать.
Теперь схема лабораторного реактора, приведу и текст скринами, так как он из ПДФ разлетается у меня:

Dart Voland
А вы не в курсе что в природных водоёмах аэробные и анаэробные процессы могут происходить в абсолютно разных частях водоёма? С одной стороны может быть орошаемый волнами песочный/галечный пляж (идеальные условия аэробной нитрификации), а с другой болото (идеальные условия для анаэробной нитрификации и денитрификации).
...

Я в курсе того, анаэробные и аэробные процессы идут в разных условиях. Но Вы не правы проводя географическое разделение анеэробных и аэробных зон. В природе такого нет.
Даже если взять, как Вы написали "орошаемый волнами песочный/галечный пляж", то в верхнем слое грунта идут аэробные процессы, а ниже, на определенной глубине, будут уже преобладать анаэробные процессы.

Изменено 25.1.17 автор kichrot

kichrot

И на какой глубине они будут идти? 10, 20 сантиметров, полметра? И какие из процессов будут идти? Можем ли мы это конструктивно повторить в аквариуме, не потеряв декоративность?

Изменено 25.1.17 автор Dart Voland

MUAT

Скорость потока через опытную лабораторную установку еще ни о чем не говорит, тем более она не говорит об показателях роста популяции анаммоксов.

По поводу глубины (из дисера):

Взято из другого места:
"воды средней глубины (примерно 50–100 м) характеризуются пониженной концентрацией кислорода и повышенной соленостью из-за влияния нижнего слоя. Обычно эта зона упоминается как субоксическая, где концентрация кислорода (O2) и сероводорода (H2S) чрезвычайно низка и не отмечаются заметные вертикальные или горизонтальные градиенты (см. п. 12.13). Бентические места обитания на этих глубинах, где энергия волн у морского дна по большей части отсутствует, часто представлены илистыми отложениями; и"

MUAT

Вы пытаетесь этой выдержкой показать то, что эти бакткрии смогут жить только в узком диапазоне условий???
Да бы развеять Ваши сомнения, отсылаю Вас к истории открытия этих бактерий. Предпосылки к открытию этих бактерий были получены в процессе изучения анеэробных процессов в донных отложений в озере.

Изменено 25.1.17 автор kichrot

kichrot

я ничего не пытаюсь. Я просто читаю научную работу и делаю выводы, в т.ч. на цитатах которые я привожу.
Сами бактерии интересны и интересен сам дисер. Но Вы усиленно упускаете то, что написано в самом дисере.
Описаны два процесса действующие последовательно, нитрофикация первого уровня и работа анаэробных анаммокс бактерий.
А также конкуренты анаммокс бактерий это нитрофикаторы второго уровня.
Поэтому, надо что бы прошла нитрофикация первого уровня, нитрофикация второго уровня лимитировалась по кислороду, а далее вступили в работу анаэробные бактерии анаммокс.
Сам реактор сложен и должен контролироваться поток и выход азота. Интересен с той точки зрения, что азот полностью выводится без образования нитрата.
Но реализовать его в наших фильтрах не так просто, да и не особо нужно. Для рыбных аквариумов есть куда более простое решение это ФФ, а для травников он вообще не нужен. В морских аквариумах используют водорослевые фильтры, тоже решение вывода азота.

kichrot

И какие условия нужны? Знаете что такое закон Либиха?

MUAT
... Поэтому, надо что бы прошла нитрофикация первого уровня, нитрофикация второго уровня лимитировалась по кислороду, а далее вступили в работу анаэробные бактерии анаммокс.
...

Нет, Вы неверно применяете принцип Гаузе.
На самом деле трудно создать исловия когда один вид бактерий абсолютно вытеснит другой в конкурентной борьбе, тем более когда экологические ниши пересекаются только частично.
На самом деле чаши уравновешивающихся весов постоянно, в след за изменяющимися условиями, будут качаться, поочередно перевешивая друг друга.
Могу предпологать, что зная некоторые свойства анаммоксов, можно создав им благоприятные условия, заставить эффективно работать.

Обычная банальная дисертация. Какие-то микроорганизмы что-то поглощают и что-то выделяют.
Что это меняет в аэрации и фильтрации? Зачем активизировать одни процессы в ущерб другим?
Пусть микроорганизмы сами разбираются, что им делать в созданных аквариумистом условиях.
Фильтр для меня просто зоопарк микроорганизмов - и пусть они едят что дают.
Анаэробы это сферический конь, абстрактное понятие, чтобы не рехнуться разглядывая ил в микроскоп.

kichrot

https://en.m.wikiped... - вот об этих ещё почитайте.


Изменено 25.1.17 автор DrFr

Батёк
Обычная банальная дисертация. Какие-то микроорганизмы что-то поглощают и что-то выделяют. ...

Да именно так. А что Вы хотели увидеть иного???