Скорость перехода питательных веществ в раствор в результате деятельности продуцентов и редуцентов — один из важнейших процессов, регулирующих нормальное функционирование экосистемы. По значимости наиболее важными из растворенных в воде веществ являются карбонаты, сульфаты хлориды (Р.Дажо,1975). Нитраты и фосфаты — необходимые элементы для создания живого вещества, в усвояемых формах в растворе имеются в крайне небольшом количестве, в основном они скапливаются на дне, где образуются в результате деятельности редуцентов. Бактерии утилизируют органические азотсодержащие выделения животных и превращают их в более простые вещества, доступные для усвоения растениями. Происходит минерализация азотсодержащих веществ. Переведя органические соединения в минеральную (неорганическую) форму, бактерии способствуют их окислению до нитритов и нитратов. Для точности отметим, что оба процесса осуществляют разные типы бактерий. Процесс превращения токсичных соединений азота в менее токсичные нитраты зависит от температуры воды в аквариуме, показателя кислотности, насыщенности воды кислородом и т. д. Процесс, получивший название нитрификации, зависит от состояния здоровья среды обитания в целом и рыб в частности. Если рыбы в аквариуме больны и их лечат, процесс может замедлиться, прекратиться совсем. Эритромицин, метиленовый синий полностью прекращают активность бактерий; сульфаниламид, тетрациклин сокращают их деятельность на 60–75 %.
Снижение показателя рН ниже 7 также замедляет «работу» бактерий. Отсюда следует, что длительное лечение рыб метиленовым синим может способствовать их выздоровлению, но вслед за этим надо срочно, но аккуратно начать подменивать воду, в противном случае, выздоровевшие рыбы рискуют отравиться токсичными соединениями азота. Отсюда следует также, что в аквариуме с водой рН ниже 7 хуже протекают процессы нитрификации, и он стареет значительно быстрее, чем с нейтральной водой.
Нитрификация приводит к высокой степени окисления неорганического азота, а для благополучия среды обитания необходимо привести конечные продукты нитрификации к низкой степени окисления. Этот процесс осуществляют бактерии третьего типа (научные названия и определения этих типов бактерии мы здесь не даем). Они дышат не кислородом, а окисью азота, восстанавливая азот до двуокиси и свободного газа (процесс называется денитрификацией), снижая уровень неорганического азота в воде. Удаление излишков этого азота из воды — один из важнейших путей продления здоровья и долголетия среды обитания в аквариуме. И здесь нельзя полагаться только на деятельность бактерий, аквариумист должен способствовать этому процессу путем регулярной замены части воды и периодической промывки грунта. Часть этого азота усваивают и высшие растения аквариума.
Аквариум, в котором активность бактерий и тех процессов, о которых сказано выше, уравновешена количеством органических веществ, поступающих в воду, называется сбалансированием. Иначе говоря, в этом аквариуме начинает устанавливаться стабильно уравновешенная среда обитания с гомеоста-зом. Обычно в тепловодных (выше 15 °C) аквариумных системах такая «сбалансированность» устанавливается через две недели после устройства аквариума.
«Аквариум, — замечает известный американский специалист Спотт, — может быть готов к приему животных в течение первых двух недель, но он еще не совсем уравновешен, поскольку многие важные группы бактерий еще не стабилизировались». Далее он продолжает: «Впоследствии колебания в поступлении энергетических веществ компенсируются увеличением активности обменных процессов» (С. Спотт. Содержание рыбы в замкнутых системах. — М.,1983.— С. 19), то есть увеличение подлежащих переработке веществ вызывает увеличение активности бактерий-редуцентов. Но, конечно, до известных пределов: сильно перенаселенный аквариум долго здоровым существовать не может. «Минерализация, нитрификация и денитрификация — процессы, протекающие в новом аквариуме более или менее последовательно. В установившейся системе они идут почти одновременно, согласованно, без отставания, поскольку все поступающие энергетические вещества быстро усваиваются» (С. Спотт. Там же. — С. 21). Этим, в частности, объясняется неэффективность нерегулярного внесения в аквариум удобрения для растений.
К продуцентам
(производителям) относятся два главных типа растений: высшие споровые и высшие цветковые, являющиеся предметом коллекционирования среди аквариумистов (скажем так — желанные обитатели аквариума), и низшие, которые в большинстве представлены водорослями (их мы определим как неизбежных обитателей аквариума). В природных водоемах огромную роль в создании биомассы органических веществ играет фитопланктон (взвешенные в воде водоросли), роль высших растений значительно меньшая.