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

Ещё в советские времена для ускорения запуска и установления биологического равновесия рекомендовалась интенсивная круглосуточная аэрация. В атмосферном воздухе содержится достаточное количество углекислого газа. Нужно ли ещё и принудительную подачу использовать? Да и потом,после запуска и заселения аквариума,не достаточно ли той же круглосуточной аэрации? Конечно,сейчас модно аэрацию вообще не использовать - как "пережиток прошлого".
Не воспримите как попытку оспорить,просто пытаюсь рассуждать. Диссертацию ещё не прочёл,времени пока столько нет,но суть вроде уловил.

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???