Скруббер из водорослей
Скруббер для водорослей воды — это устройство для фильтрации (не путать со скруббером, используемым для очистки стекла), которое использует свет для выращивания водорослей ; в этом процессе из воды удаляются нежелательные химические вещества. [1] Скрубберы из водорослей позволяют морской , пресной воды и прудов любителям управлять своими аквариумами, используя естественную фильтрацию в виде первичной продукции , так же, как океаны и озера.
Концепции
[ редактировать ]Скруббер для водорослей фильтрует воду, быстро перемещая воду по шероховатой, хорошо освещенной поверхности, что приводит к росту водорослей в больших количествах. По мере роста водоросли потребляют из воды питательные вещества, такие как нитраты , фосфаты , нитриты , аммиак , аммоний и даже такие металлы, как медь. [2] Эти питательные вещества обычно представляют собой проблему в аквариумах и прудах, поскольку они вызывают рост неприятных 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 они растут внутри фильтра, а не в аквариуме или пруду. Это удаляет излишки питательных веществ (очищает воду), уменьшая количество нежелательных водорослей в аквариуме или пруду. Нежелательные водоросли в аквариуме или пруду не следует путать с водорослями в самом фильтре-скруббере. Водоросли, которые растут в очистителе для водорослей, затем можно удалить или скормить обратно скоту.
И удобрение железом , и питание океана — это методы, которые увеличивают первичное производство водорослей в океане, которые потребляют огромное количество питательных веществ и CO.
2 . Именно такое же потребление питательных веществ осуществляют водоросли в аквариуме или пруду.
Скрубберы для водорослей используются как в соленой, так и в пресной воде и удаляют неприятные водоросли нескольких типов: циано или слизь , пузырьковые , волосистые , Chaetomorpha , Caulerpa и пленочные водоросли, а также динофлагелляты и Aiptasia .
История
[ редактировать ]
Скруббер из водорослей был изобретен доктором Уолтером Эйди , который с конца 1970-х годов был директором Лаборатории морских систем Музея естественной истории Смитсоновского института (Вашингтон, округ Колумбия, США). [4] Его исследования различных типов 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 закрытия [для окружающей среды] контролировались исключительно водорослевым газоном». Эта система, изученная междисциплинарной группой биологов, продемонстрировала скорость кальцификации [роста кораллов], равную лучшим 4 процентам диких рифов, и при 543 выявленных видах и примерно 800 видах, признанных на единицу площади наиболее биоразнообразными. риф, когда-либо измеренный». [5]
В трех изданиях своей книги «Динамические аквариумы» доктор Эйди подробно описал свою работу и обсудил на научных принципах физические, химические и биологические аспекты построения функционирующей экологической системы внутри вольера, от размера аквариума до микрокосма (до 5000 аквариумов). галлонов) или размер мезокосма (>5000 галлонов). Описывая сконструированный им скребок для газона из водорослей, он объяснил, что удаление излишков питательных веществ — не единственная его функция. Работая скруббером ночью, когда основной резервуар перешел в другую фазу дыхания (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 снова возвращаются к растениям. На суше вы видите переработку, следуя за потоком 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 снова возвращаются к водорослям.
Доктор Эйди построил несколько версий очистителей водорослей для аквариумов Смитсоновского института. Он назвал их «водорослевыми скребками для газона», потому что в то время считалось, что «торфовые» водоросли — лучший тип водорослей для выращивания в скруббере. Ему также был выдан первый в США патент на очиститель водорослей с самосвальным ведром. [6] в котором описывалось сложное сбрасывающее устройство, которое выливало воду на горизонтальную поверхность, имитируя таким образом волны в среде рифа. После нескольких лет разработки он участвовал в испытаниях большого скруббера из водорослей в аквариуме Большого Барьерного рифа: «Рифовый резервуар представляет собой первое применение технологии скруббера из водорослей в аквариумных системах большого объема. В аквариумах используются традиционные методы очистки воды (например, бактериальная обработка). фильтры) обычно имеют уровни питательных веществ в частях на миллион, в то время как водорослевые скрубберы поддерживают концентрацию частей на миллиард [намного ниже], несмотря на сильную биологическую нагрузку в рифовом резервуаре. Успех водорослевых скрубберов в поддержании качества воды, подходящего для кораллового рифа, был. продемонстрировано в наблюдаемом нересте склерактиновых кораллов и многих других обитателей аквариума». [1]
К сожалению, в то время (1988 г.) не было известно, что в закрытый рифовый аквариум необходимо добавлять кальций и щелочь, чтобы заменить то, что используется растущими кальцифицирующими организмами. Даже через пять лет после этого Питтсбургский зоопарк только начинал тестировать «мезокосмический» рифовый резервуар-скруббер, чтобы увидеть, снизится ли уровень кальция: «Была выдвинута гипотеза, что Ca 2+
и замещающие элементы Sr 2+
и мг 2+
могли иметь пониженные концентрации в микрокосме коралловых рифов из-за постоянного повторного использования одной и той же морской воды как следствие процесса рециркуляции, присущего мезокосму коралловых рифов». [...] «Склерактинии (Монтастреа, Мадрацис, Поритес, Диплория и Acropora) и известковые водоросли (Halimeda и др.), присутствующие в мезокосме коралловых рифов, являются наиболее вероятными организмами, ответственными за значительное снижение концентрации Ca 2+
и старший 2+
катионы». [...] «Ca обычно не является биолимитирующим элементом, а стронций никогда не является биолимитирующим элементом; ОЗС
3 [щелочность] может быть. Похоже, что из-за небольшого ограничения в конструктивных параметрах 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 аквариумы к океану (который также обеспечивает кальций и щелочность), кораллы снова начали расти. Тем не менее, «проблемные» питательные вещества (аммиак, аммоний, нитрат, нитрит, фосфат, CO 2 , металлы) всегда содержались в очень низких количествах.
Доктор Эйди передал лицензию на свой патент очень небольшому числу людей, которые в течение короткого периода времени продавали любителям ограниченное количество аквариумных скрубберов. Однако сложность конструкции и стоимость лицензии привели к тому, что скрубберы стали очень дорогими. Это, в сочетании с тем фактом, что агрегаты были шумными, брызгающими и ненадежными (механизм сброса застревал), приводило к замедлению продаж. В 1990-х годах скрубберы только начинали проникать в аквариумное хобби, когда Эйди решил отозвать свою лицензию и больше не позволять никому производить или продавать их. Вместо этого он обратил свое внимание на коммерческое и промышленное применение и занялся частным бизнесом, производя крупномасштабные скрубберы для озер и рек. [8]
По мере развития Интернета в 1990-х годах любители аквариумов и прудов начали обсуждать проблемы, связанные с вредными водорослями, и начали замечать тенденцию: в аквариумах и прудах с очень большим количеством вредных водорослей в воде не было обнаруживаемых питательных веществ. Поначалу это казалось странным, поскольку количество неприятных водорослей должно было увеличиваться по мере увеличения содержания питательных веществ в воде. Как могло существовать очень большое количество неприятных водорослей, но при этом в воде не было поддающихся измерению питательных веществ? Затем биологи начали отмечать, что, когда количество мешающих водорослей становилось достаточно большим, водоросли фактически потребляли все доступные питательные вещества из воды быстрее, чем добавлялись новые питательные вещества, как предположил доктор Эйди.
Интерес к использованию водорослей для контроля питательных веществ снова возрос, на этот раз в виде содержания водорослей в «отстойнике» или другом небольшом аквариуме, который был соединен с основным аквариумом водопроводом. При дополнительном освещении и потоке воды в этой области будут расти водоросли, которые будут потреблять питательные вещества из воды так же, как это делали очистители водорослей доктора Ади. Отстойники или другие небольшие аквариумы, используемые для этой цели, стали известны как «рефугиумы». [9] Название «рефугиум» использовалось 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 главном аквариуме, которые в противном случае поглотили бы их. Однако, хотя рефугиумы действительно потребляли питательные вещества из воды, они не во всех ситуациях потребляли их достаточно быстро; из-за этого у многих любителей по-прежнему возникают проблемы с водорослями в их основных аквариумах.
Современные формы
[ редактировать ]
Более поздние варианты построены с помощью простого «водопада», приводимого в движение силой тяжести , с использованием простой водопроводной трубы из ПВХ, которая стекает водой по куску пластиковой вязальной сетки (также известной как «пластиковое полотно»), которая имеет шероховатую форму, чтобы позволить водорослям прикрепляться. . Почти в каждом случае эти самодельные очистители от водорослей снижали уровень питательных веществ до очень низкого уровня, и это уменьшало или устраняло все неприятные проблемы с водорослями.
Кроме того, «дерновые» водоросли, которые были в центре внимания в конструкции ведра для сброса доктора Эйди, заменены «зеленоволосыми водорослями». [10] Это связано с тем, что водоросли на газоне обычно темно-коричневые и толстые (как искусственный газон на спортивных площадках) и блокируют попадание света и воды на экран. Это замедляет рост (и фильтрацию) водорослей, поскольку нижние слои водорослей, прикрепленные к экрану, начинают отмирать и отслаиваться. Однако зеленые водоросли (особенно светло-зеленые волосистые водоросли) позволяют свету и воде проникать вплоть до экрана, если толщина наростов остается менее 20 мм. [11] что позволяет водорослям расти быстрее и поглощать больше питательных веществ, не погибая и не теряя прикрепления к экрану. Это удачно, потому что зеленые волосистые водоросли — это именно тот тип водорослей, который автоматически растет в правильно сконструированном очистителе для водорослей.
В некоторых моделях также используются пузырьки воздуха, поднимающиеся вверх. Эта версия, которая по сути является полной противоположностью водопаду, позволяет размещать очиститель водорослей под водой в аквариуме, отстойнике или пруду, а не над ним. Это значительно упрощает конструкцию, поскольку устройству не требуется быть водонепроницаемым, а также позволяет размещать скруббер в труднодоступных местах, где нет места выше ватерлинии. Конструкция также предохраняет водоросли от высыхания в случае отключения электроэнергии, поскольку все водоросли находятся под водой, а также конструкция исключает почти все брызги. Дизайн пузырьков, поднимающихся вверх, делится на три категории: те, которые прикрепляются к стеклу аквариума (или отстойника) и просвечивают сквозь него; те, которые плавают на поверхности воды аквариума, отстойника или пруда; и те, которые полностью погружаются под воду, как подводная лодка.
Очистка и сбор урожая
[ редактировать ]Как правило, за исключением конкретных версий с непрерывной фильтрацией или непрерывным культивированием, скрубберы для водорослей 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 удаляют одним из следующих способов:
- Каждые 7–21 день или
- Когда он черный или
- Когда он заполняет скруббер, или
- Когда он начинает отпускать или
- Когда питательные вещества начинают подниматься в воде.
В водопадных вариантах экран снимается с трубы и очищается в раковине с проточной водой. Трубу также снимают, а щель очищают зубной щеткой, чтобы удалить вросшие в нее водоросли. После удаления водорослей сетку и трубу возвращают в скруббер. Для версий с восходящим потоком метод очистки зависит от типа:
Версия со стеклом: часть магнита снаружи стекла удаляется, а внутренняя часть поднимается из воды. Если нарост представляет собой густую зеленую волосистую водоросль, то его просто удаляют вручную. Если нарост представляет собой тонкие зеленые волосы (как в пресной воде) или темную слизь, то внутреннюю часть аппарата относят к раковине и очищают зубной щеткой. После очистки внутренние и внешние части возвращаются на место на стекле.
Версия с плавающей поверхностью: если нарост представляет собой густые зеленые волосистые водоросли, его просто удаляют вручную, подняв крышку светодиода вверх и вытянув нарост. Если нарост представляет собой тонкие зеленые волосы или темную слизь, то плавающую часть относят в раковину и чистят зубной щеткой.
Вставная версия: весь блок вынимается из воды и снимается крышка. Если нарост представляет собой густые зеленые волосистые водоросли, то его просто удаляют вручную. Если нарост представляет собой тонкие зеленые волосы или темную слизь, то весь агрегат выносят в раковину и чистят зубной щеткой.
Если экран не очищать таким образом периодически, водоросли станут слишком толстыми и не позволят свету и потоку достичь «корней» водорослей, и эти области отомрут и отпустят питательные вещества обратно в воду. [10]
См. также
[ редактировать ]- Рефугиум (разведение рыбы) , компонент аквариумных систем, в которых можно выращивать водоросли.
- Белковый скиммер , разновидность механической фильтрации.
- Альгакультура , практика выращивания водорослей и морских водорослей.
- Фотобиореактор — устройство, производящее топливо из водорослей и света.
- Викиверситет: Скребок из водорослей , о том, как сделать скребок из водорослей своими руками.
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Jump up to: а б Моррисси, Дж.; Джонс, М.С.; Харриотт, В. (1988). «Круговорот питательных веществ в аквариуме Большого Барьерного рифа» . Материалы 6-го Международного симпозиума по коралловым рифам . Том. 2 опубликованных статьи. Таунсвилл, Австралия. стр. 563–8. Архивировано из оригинала 04 марта 2021 г.
{{cite book}}: CS1 maint: отсутствует местоположение издателя ( ссылка ) - ^ Вераарт, Эй Джей; Романи, AM; Торнес, Э.; Сабатер, С. (2008). «Реакция водорослей на обогащение питательными веществами лесного олиготрофного ручья» (PDF) . Журнал психологии . 44 (3): 564–572. Бибкод : 2008JPcgy..44..564V . дои : 10.1111/j.1529-8817.2008.00503.x . ПМИД 27041416 . S2CID 2040067 .
- ^ Нога, Эдвард Дж. (2010). Болезни рыб: диагностика и лечение (2-е изд.). Уайли. ISBN 978-0-8138-2129-0 .
- ^ «Уолтер Эйди, почетный ботаник-исследователь» . Кафедра ботаники . Смитсоновский национальный музей естественной истории.
- ^ Мука, Сэм (октябрь 2017 г.). «Эволюция рифового аквариума» . Океан, найди свой синий цвет . Смитсоновский национальный музей естественной истории.
- ^ Патент США 4333263, дата выдачи 8 июня 1982 г.
- ^ Ланг, GT (1993). «Введение в биогеохимический круговорот кальция и замещающего стронция в живых мезокосмах коралловых рифов». Зоопарк Биол . 12 (5): 425–433. дои : 10.1002/zoo.1430120505 .
- ^ Технологии очистки воды Hydromentia
- ^ Кальфо, Энтони; Феннер, Роберт (2003). Рифовые беспозвоночные: важное руководство по выбору, уходу и совместимости . Читающие деревья. п. 46. ИСБН 978-0-9672630-3-8 .
- ^ Jump up to: а б AlgaeScrubber.Net
- ^ Краузе-Йенсен, Д.; МакГлатери, К.; Рисгаард, С.; Кристенсен, П. (1996). «Производство нитчатых макроводорослей Chaetomorpha linum в плотных матах в зависимости от доступности света и питательных веществ» (PDF) . Серия «Прогресс в области морской экологии» . 134 (1/3): 207–216 См. рисунок 5. Бибкод : 1996MEPS..134..207K . дои : 10.3354/meps134207 . JSTOR 24856147 . П