По аллеям гидросада

Махлин Марк Давидович

Соленость выражается в особых единицах — промилле (‰); одной промилле отвечает содержание 1 г солей в 1 л воды. Так вот, соленость океанской воды примерно 35 ‰, а пресной речной от 0,5 до 2 — 3 ‰. Многие водные растения отрицательно реагируют даже на незначительное изменение солености воды (это важно знать тем любителям растений, которые держат в аквариумах и рыб, причем порой пытаются этих рыб лечить поваренной и другими солями). Необходимо познакомиться с двумя весьма важными показателями воды — активной реакцией воды (рН) и редокс-потенциалом rH.

Часть молекул воды Н2O постоянно диссоциирует на ионы H+ и OH–. В 1 л воды при 25° С содержится всего 10-14 ионов. Если ионов H+ и OH– содержится равное количество,

по 10-7 в 1 л, то вода будет нейтральной:

10-7 H+ х 10-7 OH– = 10-14.

Обычно в качестве показателя активной реакции воды берется десятичный логарифм показателя концентрации ионов с обратным знаком. Следовательно, нейтральному водородному показателю соответствует цифра 7. Если рН меньше 7 — вода кислая, если больше 7 — щелочная. Показатель рН зависит от температуры воды: чем она ниже, тем содержание ионов водорода меньше.

В природных водах показатель рН довольно устойчив, поскольку растворенные в них карбонаты представляют собой своеобразный буфер, препятствующий резким изменениям этого показателя. В воде, называемой мягкой, содержащей мало карбонатов, по мере насыщения воды углекислым газом показатель рН уменьшается. Так, в мягких водах бассейна Амазонки рН обычно колеблется от 6,3 до 6,9. Но в особо мягких, называемых черными, водах — в них обитают некоторые виды эхинодорусов — рН в течение года может не превышать 4,8 — 5,6*. Мягкие воды реки Невы также не способствуют устойчивости показателя рН. В период, интенсивного фотосинтеза показатель рН увеличивается до 10 — 11, особенно у поверхности, в зарослях растений, вследствие почти полного потребления растениями из воды растворенного углекислого газа**. Богатые карбонатами воды Москвы-реки и Волги не знают таких резких колебаний активной реакции воды.

* Kosmos-Handbuch Aquarienkunde. — Stuttgart, 1978, s. 396 — 402.

** Вальтер Г. Растительность земного шара.—М.: 1975. Т. 3, с. 313 — 315.

В аквариумах, где отсутствует постоянный приток воздуха от приборов аэрации, а вода мягкая, ночью вследствие насыщения воды углекислым газом показатель рН понижается, днем повышается. Такие колебания реакции воды отрицательно воспринимаются стеноионными (stenos — узкий) растениями — криптокоринами, некоторыми апоногетонами, барклайей — и совершенно не действуют на более устойчивые эвриионные (ewrys — широкий) виды. В целом все виды растений сформировались при определенных показателях рН. Эвриионные виды пластично приспосабливаются к большим или меньшим отклонениям от этих природных показателей, стеноионные с трудом выдерживают резкие изменения природных констант. Поступление воздуха в воду через аэраторы уменьшает амплитуду колебаний показателя рН как за счет движения воды в вертикальной плоскости, так и за счет постоянного растворения в воде углекислого газа, поступающего через аэратор из жилых помещений.

Теперь познакомимся с другим показателем — rH — редокс-потенциалом, или окислительно-восстановительным потенциалом. Термин «редокс» возник от двух слов: «редукция» (восстановление) и «оксидация» (окисление). От редокс-потенциала, по словам Г. Брюннера, зависит рост растений. Различные группы гидрофитов имеют разные оптимумы редокс-потенциала.

Потенциал rH характеризует условия, при которых происходят окислительно-восстановительные процессы. Условия разные — и реакции протекают по-разному. В результате окислительно-восстановительных реакций с участием растворенных в воде веществ одно вещество отдает свои электроны и заряжается положительно — окисляется, а другое вещество приобретает электроны и заряжается отрицательно — восстанавливается. Например, кальций, соединяясь с кислородом, образует окись кальция: Са + О = СаО — это реакция окисления. При реакции восстановления происходит отдача кислорода (или прием водорода) и восстановление первичного вещества. Между заряженными по-разному веществами возникает разность электрических потенциалов. Это и есть редокс-потенциал.

Чем выше отношение концентрации компонентов, способных окисляться, к концентрации компонентов, способных восстанавливаться, тем выше редокс-потенциал. Для каждого компонента среды соотношение между количеством окисленной и восстановленной формы одинаково. Поэтому по характеристике этих двух форм одного из компонентов среды можно судить о редокс-потенциале всей среды.

Концентрация окисленной формы водорода Н характеризуется величиной рН, значит, для определения окислительно-восстановительных условий в воде нам надо знать концентрацию в ней восстановленной формы водорода, выражаемой показателем rH. Чем меньше rH, тем выше восстановительная способность воды. Величина редокс-потенциала обычно измеряется милливольтами, но в последние годы введены более удобные — условные единицы, указывающие концентрацию молекулярного водорода, способную создавать определенные условия окисления-восстановления. Чем больше в воде ионов водорода (вода кислая, показатель рН ниже 7), тем больше нужно давление молекулярного водорода для создания более восстановленной среды. Концентрация восстановленной формы водорода (молекулярное давление газа) в воде выражается показателем рН (А. С. Константинов. Общая гидробиология,

* Sterba G. Lexicon der Aquaristik und Ichthyologie.
– Leipzig, 1978, s. 491 Kosmos-Handbuch Aquarienkunde. — Stuttgart, 1978, s. 241.

Шкала редокс-потенциала разбита на 42 деления 0 — означает чистый газ водород, т. е. вода обладает сильнейшей способностью восстановления; 42 — означает чистый кислород: вода характеризуется сильнейшим окислением. В пресных водоемах с водными растениями колебания rH обычно не выходят за пределы 27 — 32, однако в некоторых водоемах, где живут криптокорины, обнаружена неожиданно низкая величина редокс-потенциала, равная 25,6. Как правило, крипто-коринам более привычна величина rH, равная 28 — 29 валлиснерии, ротале, гидриллам и эхинодорусам 29 — 30, элодее, кабомбе, мириофиллюму — выше 30, а самый высокий rH — до 32 — выдерживает хетерантера*.

Отношение аквариумных гидрофитов к редокс-потенциалу

(по Г. Брюннеру и К. Хорсту, журнал «Аквариен-магазин», ФРГ)

Состояние растений в водоеме

Показатель rH

Специальный криптокориновый сад; другие растения, кроме эхинодоруса парвифлорус, не адаптируются, заболевают и гибнут.

28,0

«Голландский аквариум»: криптокорины разрастаются, размножаются вегетативно; рост других растений заторможен, они не гибнут, но и не затемняют криптокорииы; растет и размножается эхинодорус парвифлорус, хорошо растет лимнофила.

28,3 — 28,5

Большинство аквариумных растений развивается нормально; из криптокорин продолжают медленно расти к. Бласса и виды с зелеными листьями, краснолистные виды не растут. Разрастаются эхинодорусы и апоногетоны, лимнофила.

29,0-30,0

Валлиснерия, ротады быстро растут; эхинодорусы и апоногетоны обильно цветут; криптокорины сбрасывают листья.

30,2-30,6

Хетерантера, элодея, кабомба зацветают; апонегетоны сбрасывают листья, эхинодорусы заболевают; погибают в грунте корневища криптокорин.

30,7-31,0

Гибель корневищ апоногетонов и эхинодорусов. Остальные растения останавливаются в росте; хорошо растет хетерантера.

31,2-31,6

Хорошо растет хетерантера.

32,0

Определить показатель rH в домашних аквариумах как замечает Г. Штерба, практически невозможно. Это

под силу сделать лишь в специальной лаборатории, где есть соответствующее оборудование. А знать этот показатель желательно, раз от него зависит рост и благополучие подводного сада. Поэтому можно прибегать к косвенным приемам определения.