Ekologie akvária

Maqovy webové stránky

Publikováno: 2019-03-28, Aktualizováno: 2019-10-01
Přečteno: 1436x

Mičurin 1901

Záběhový experiment s mikrobiálními násadami

                                          Úvodem

Mikrobiální násady pokládají akvaristé často za zbytečné plýtvání penězi. Vychází se z názoru, že mikrobi a jejich zárodky jsou přítomny všude, a jestliže někde vzniknou vhodné podmínky pro jejich život, mikrobi se tam brzy objeví a rozmnoží, ať chceme nebo nechceme. Tahle úvaha mi připadá logická, obecná zkušenost ji mnohokrát potvrdila a jsem nakloněný ji pokládat za správnou.

Jenže mám i pochybnosti. Co když to není tak jednoduché? Zdroje mých pochybností mohu shrnout do dvou bodů:

Proč se vůbec mikrobiální násady vyrábějí a používají? Nemám na mysli ty akvaristické. Co si budeme povídat, my akvaristé jsme amatéři lehkověrní, máme víc peněz než rozumu, a plně si zasloužíme být oškubáni nákupem zbytečného zboží. Jenže násady používají i profesionálové - lidé přes kanalizace a septiky, výrobci potravin, krmiv, bioplynu, chovatelé tržních ryb, úpravny vody, a mnozí další. Že by nevěděli co dělají? To se mi nezdá. Jistě, výrobce jogurtu nebo piva potřebuje právě ty „své“ mikroby a žádné jiné. Takže napřed sterilizuje, a pak nastaví podmínky a nasadí čistou kulturu. Ale rozklad hoven v septiku - v čem je problém, a jak ho může vyřešit lžička jakýchsi „správných“ mikrobů, které přidáme k myriádám těch, kteří tam nepochybně již jsou? Anebo snad nejsou? Na tyto otázky neznám uspokojivou odpověď.

Proč nám dekompozice (o nitrifikaci nemluvě) v akváriích často vázne, a to i tehdy, když nepříznivé podmínky pro život jiných organismů nepozorujeme? Obvyklá odpověď zní - nedostatečný filtr. Tomu ale věřím stále méně. Při svých pokusech jsem ověřil, že k úspěšnému záběhu žádný filtr není potřebný. Mikrobiální komunita se rozvine i bez filtru, asi především v substrátu. Zřejmě se ale stává, že co začne tak pěkně, nemusí vždy stejně pěkně pokračovat. Orientuji se mj. podle rozkladu detritu na/v substrátu. Někdy se válí na dně v mohutných vrstvách, jindy je skoro neviditelný. Ani zde nevidím jasnou souvislost s kvalitou filtrace. Copak někdo má filtr, který každičké rybí hovínko nasaje dřív, než stačí dopadnout na dno? Ostatně i ve filtrech vidíme rozdíly - někdo musí čistit zanesené molitany už za týden, jinému vydrží čisté skoro nekonečně. Zopakujme úvodní předpoklad: je-li někde potrava pro mikroby, očekáváme, že mikrobi se namnoží úměrně jejímu množství. Pokud by tomu tak nebylo, jak by mohly ČOVky úspěšně čistit břečky zasviněné ještě mnohonásobně víc? A přesto - někdy to vypadá, že mikrobů je v akváriu málo a naše relativně skromné dávky detritu nezvládají zpracovat. Proč?

Na věc je možno nahlížet i z opačného konce. Dejme tomu, že hodným mikrobům se u nás nelíbí. Co se změní tím, že přidáme jejich násadu? Představuji si to tak, že zvnějšku dodaní mikrobi se budou nějaký čas, snad pár dní, pokoušet dělat svoji práci, a moc jim to nepůjde. Podle míry nevhodnosti podmínek to dříve nebo později vzdají, možná vyhynou, spíše snad přežijí, ale zůstanou málo aktivní. A jsme tam kde jsme byli.

Může to být jinak? Pokud ano, napadají mě dvě možnosti. Buď násady obsahují nějaké vybrané, lepší mikroby, kteří jsou na podmínky našich akvárií lépe adaptovaní. Druhou možností je, že existuje nějaký zlomový bod, něco, nač je třeba extra dávka mikrobů. Ti nějak přemohou klíčový nepříznivý faktor, tím změní situaci a dál už to může běžet bez postrku.

                                           Záběh

Jak se můžeme o fungování mikrobů v našem akváriu něco konkrétního dovědět? Odpověď je neradostná: těžko a vždy jen nepřímo. Analyzovat počty a druhové složení mikrobů je úkol daleko nad naše možnosti.

Není se co divit, že pojem „záběh akvária“ obvykle redukujeme na rozběh nitrifikace. Je to sice hodně úzké pojetí, ale aspoň to můžeme nějak změřit. Měříme hlavní formy anorganického dusíku, tedy amoniak, dusitany a dusičnany. Takto chápaný záběh má tři fáze:

První fází je dekompozice čili mineralizace. Někdy se zapisuje tímto (nebo podobným) vzorcem: C106H263O110N16P + 106 O2 → 106 CO2 + 106 H2O + 16 NH3 + H3PO4.

Slovně vyjádřeno to znamená, že organická hmota se působením mikrobů a za značné spotřeby kyslíku rozkládá na spoustu oxidu uhličitého a vody a trošku amoniaku a fosforečnanů. Ty poslední dva produkty, zejména amoniak, umíme docela přesně změřit, takže podle toho, jak nám ve vodě přibývá amoniak, můžeme odhadovat aktivitu dekompozičních (heterotrofních) mikrobů.

Všechny moje pokusy a měření se shodují v tom, že dekompozice se rozbíhá rychle, zpravidla do týdne. Filtr takový nebo makový v tom nehraje žádnou roli. Zřetelná je závislost na teplotě a pH - při pH pod 6 se všechno zpomaluje.

Dekompozice by podle učebnic měla zvyšovat vodivost a snižovat pH. To první mohu potvrdit, druhé nikoliv. pH má klesat díky uvolňování CO2, jenže mně v této fázi pH vždy spíš malinko vzrůstalo. Oxid uhličitý asi vyprchal (v normálním akváriu ho přinejmenším zčásti spotřebují rostliny), kdežto amoniak ve vodě zůstává (není-li pH ≥ 8) a zvyšuje pH. Tak nějak si to vysvětluji, ale jistý si nejsem. V průběhu dekompozice dochází ke spoustě nejrůznějších reakcí a vznikající meziprodukty mohou asi pH ovlivnit všelijak.

Druhou fází je nitritace (pomáhám si zde angličtinou, protože „dusitanizace“ zní ještě podivněji). Jde o přeměnu amoniaku na dusitany: NH3 + 1½ O2 → H2O + H+ + NO2-. Reakce způsobuje pokles pH, dokonce tak výrazný, že při pokusech ve velmi málo mineralizované vodě jsem se dostal do pasti: pH pokleslo až k hodnotě okolo pěti a všechny mikrobiální procesy, včetně očekávané nitratace („dusičnanizace“), zamrzly (dokud jsem pH uměle nezvýšil). Současně jsem zaznamenal:

  1. Dusitanového dusíku naměřím víc, než předtím amonného. Nenapadá mě jiné vysvětlení, než že amonium (v kontrastu k dusitanům a dusičnanům) je z nemalé části adsorbováno v substrátu; dokonce i v případě, že je tvořený jen čistým křemičitým pískem (!) s trochou organické hmoty. Tomu nasvědčuje skutečnost, že při experimentech bez písčitého dna byl naměřený nesoulad mezi množstvím amonného a dusitanového dusíku malý, neprůkazný. • Pokud je tahle moje domněnka správná, pak je to dost důležitá věc. Znamená totiž, že dusíku máme běžně v akváriích víc, než kolik si myslíme, a je to amonný dusík, který rostliny přijímají kořeny. Dále by to znamenalo, že sebelepší nitrifikace ve filtru „nedosáhne“ na amonium ve dně (ale filtr snad může sloužit jako záložní „líheň“ nitrifikačních mikrobů). A konečně, funguje-li ve dně nitrifikace, vznikají tam dusitany. Normálně do vody nedifundují, protože mikrobi je rychle dále oxidují na dusičnany. Jakmile se ale do dna hrábne, nebo při odkalování, vzniká riziko uvolnění dusitanů (a snad i amonia) do vodního sloupce. Totéž nebezpečí vzniká, pokud ve dně poklesne obsah kyslíku ve srovnání s předchozím stavem. Například: víc organické hmoty → více heterotrofních mikrobů → větší spotřeba kyslíku → méně kyslíku pro nitrifikaci. Dá se pokračovat: zádrhel v nitrifikaci → více amoniaku a dusitanů ve dně → heterotrofní mikrobi otráveni → poškozená dekompozice. A už v tom lítáme!
  2. Pokles vodivosti. Nemám žádné vysvětlení.
  3. Nárůst redoxu. Mám domněnky. Buď jde o reflexi snížené mikrobiální aktivity (kvůli poklesu pH a/nebo následkem toxicity dusitanů), anebo o vliv samotných dusitanů, které jsou oxidačním činidlem. Nejspíš v tom bude od obojího trochu. Tentokrát hodlám použít vodu lépe pufrovanou a s vyšším vstupním pH, tak se snad dozvím víc.

Na nitritaci se musí čekat. Ani v tomto případě jsem - ke svému překvapení - nezaznamenal žádný pozitivní vliv filtrace (ale připravuji ještě další, lépe koncipované a průkaznější testy). Mně to prozatím vycházelo na 4-6 týdnů po vzniku amoniaku (tedy cca 5-7 týdnů po založení). To při teplotě 21°C, tentokrát bude o dva stupně vyšší, a o cca stupeň vyšší bude i pH. Kromě toho, nitritace se rozbíhala pozvolna; od prvního pozitivního naměření dusitanů až po dosažení maxima vždy uplynulo cca 10-20 dnů.

Ještě jsme ani nedospěli k nitrataci, a už jsme daleko za limitem čtyř týdnů, který se obvykle uvádí jako trvání záběhu. Nemám zatím dost poznatků, proč mi to trvalo déle, a tak nic moc tvrdit nebudu. Vyplývá z toho pro mne tolik, že to může trvat výrazně déle, a že tedy prozatím neberu ony čtyři týdny jako ověřené, spolehlivé číslo.

O průběhu poslední fáze - nitratace - mám empirických poznatků ještě méně. Některé pokusy mi narušil zmíněný silný pokles pH během nitritace, a další jsem musel doslova v nejlepším opustit, protože jsem onemocněl. Začátečnické chyby plus smůla, a hned jsem v bádání o pár měsíců zpět.

Nitratace je přeměna dusitanů na dusičnany: NO2- + ½ O2 → NO3-. Zde už by se nemělo hýbat pH ani vodivost, o možném vlivu na redox nemám tušení.

Nitritace mi nabíhala se zpožděním a váhavě, a totéž by se dalo očekávat od nitratace. Na rozdíl od dekompozice totiž, nitrifikaci neprovádějí všudypřítomné heterotrofní bakterie mnoha nejrůznějších druhů. Musí se čekat na objevení a namnožení autotrofních specialistů, kterých je jen pár druhů, a jistě jich v luftu poletuje méně, než těch prvních. Navíc při založení akvária nemají nic na práci; napřed se musí objevit amoniak, a nitratační bakterie čekají ještě déle, až se objeví dusitany. Logicky tedy, čekáme-li na nitritaci tři týdny od objevení amoniaku, měli bychom na nitrataci čekat další tři týdny od objevení dusitanů. Z těch nemnoha dat, která přece jen mám, se ale zdá, že to tak dlouho netrvá. Uvidíme. Zatím bych to (s jistou dávkou optimismu) viděl asi takto:

 

 

                                          Mikrobiální (bakteriální) násady - co od nich čekat a chtít?

Rád bych hned zkraje ujistil, že nepřistupuji k testování bakteriálních násad nijak předpojatě. Zejména ne s cílem dokázat, že jsou to jen další bezcenné vodičky. Nemyslím si to. Myslím, že něco dobrého dělají, akorát nevím přesně co, a těším se, až to zdokumentuji a trošku to tajemství poodhalím.

Jsem trošku mírněn ve svém optimismu tím, že jsem si přečetl, že odborníci umějí kultivovat jen malé procento známých bakterií. Tím méně je pak skladovat. Tím méně způsobem, kterému neublíží běžná obchodní distribuce, tedy bez kontroly teploty a podobně. Jen nemnohé kmeny bakterií vytvářejí spory, a pokud se velmi nemýlím, nitrifikační bakterie mezi ně nepatří. Ale mohou zřejmě vytvářet cysty, což je taková méně odolná a trvanlivá obdoba spor. Je tedy možné takto dodávat násady bakterií, které potřebujeme? Nevím. Jsem amatér a nemám zdání, jak se to dělá, jaké jsou při tom problémy, co možné je a co není.

Z mých dosavadních pokusů se zdá vyplývat, že s dekompozičními mikroby není problém. Přinejmenším při záběhu. Objevili se mi vždy, a rychle. Vlastně bych byl v úzkých, měl-li bych říct, jak založit akvárium tak, aby se dekompozice nerozběhla. Násada dekompozičních mikrobů mě tedy nijak zvlášť nezajímá; leda snad s tou výhradou, že se hodí později, kdy už akvárium dávno běží a z nějakého hypotetického důvodu v něm dekompozice uvízla.

Úplně jiná liga by ale byla násada pravých, nefalšovaných nitrifikačních bakterií. Jak jsem vylíčil, při mých pokusech se čekání na ně vleklo úmorně dlouho. Stejné pocity mají i spousty akvaristů zakládajících nové akvárium. Ta úleva, mohli-li bychom si být jisti, že nitrifikační bakterie z násady jsou připraveny zlikvidovat všechen amoniak a dusitany, jakmile se v akváriu vyskytnou!

Je to možné? Přečtěme si, co slibují výrobci dvou preparátů, které jsem pro testování vybral: Seachem Stability® a Dennerle Bacto Elixier FB7.

Seachem Stability®

(Zdroj: https://www.seachem.com/stability.php . Můj překlad.)

Stability® rychle a bezpečně spustí akvarijní biofiltraci ve sladkovodních i mořských podmínkách, a předchází tak příčině úmrtí ryb číslo 1: syndromu nového akvária. Stability® má složení speciálně pro akvárium a obsahuje vhodně zvolený výběr aerobních, anaerobních a fakultativních bakterií, které zabezpečí rozklad organického odpadu, amonia, dusitanů a dusičnanů. Bakterie obsažené ve Stability® neprodukují toxický sulfan. Stability® je naprosto neškodný pro všechny vodní organismy včetně rostlin a neexistuje nebezpečí jeho předávkování.

Stability® je vyvrcholením skoro dekády výzkumu a vývoje a představuje špičku v oboru.

Bakterie obsažené v konkurenčních výrobcích jsou nevyhnutelně nestabilní. Jejich rozvoj je vázaný na úzké rozmezí podmínek - teplotu, pH, množství organických látek, atd. Pokud kterýkoli z těchto parametrů není v žádoucím pásmu, bakteriální kultura rychle vymírá. Stability® takto omezený není. Bakteriální kmeny obsažené ve Stability® zahrnují velmi široké spektrum podmínek. Tam kde jiné bakterie začínají vymírat (obvykle v důsledku vysokých dávek organických látek kvůli nepozorovanému úmrtí nějakého organismu), Stability® se stává tím účinnějším.

Použití

Před použitím protřepejte. Vypněte UV lampu a ozonizátor. Použijte 5 ml / 40 litrů první den při zakládání akvária. Dalších sedm dní aplikujte denně 5 ml / 80 litrů. Ryby a další vodní organismy mohou být vypuštěny kdykoli, za předpokladu, že dávkování je dodrženo po sedm dní. Pro optimální biofiltraci aplikujte 5 ml / 80 litrů jednou měsíčně nebo při každé výměně vody, a dále při vypuštění nových ryb nebo při použití léčiv.

Stability® by v ideálním případě měl být používán současně s biologickým filtračním médiem jako je Seachem Matrix®. V případě naléhavé potřeby snížení amonia, použijte Seachem AmGuard®.

FAQ

Q: Jaký čas potřebují bakterie obsažené ve Stability® k přeměně ze spor a k usazení na vhodných površích?

A: Bakterie by měly být schopny nalézt vhodné místo k osídlení během 24 hodin.

Q: Právě jsem ukončil záběh svého akvária, ale udělal jsem tu chybu, že jsem nasadil mnoho ryb současně. Zajímalo by mě, zda mohu použít Stability® ke zvýšení biofiltrace v situaci zvýšeného přísunu organického odpadu?

A: Ano, Stability® bude velmi účinný v odstraňování amonia a dusitanů, jakož i dusičnanů, vznikajících ze zvýšených dávek organického odpadu. Pokud úroveň amonia není na nule, kombinace Stability® a AmGuard® je velmi účinná a skvěle snižuje toxicitu amonia vůči bakteriím odstraňujícím amonium, dusitany a dusičnany v akváriu.

Q: Proč Stability® nevyžaduje skladování ve zmrazeném stavu? Jestli jsou v roztoku živé bakterie, jak mohou zůstat tak dlouho naživu? Nebo snad je ve výrobku ještě něco jiného kromě bakterií?

A: Bakterie ve Stability® jsou živé, ale ne aktivní. Existují ve formě spor. Vydrží extrémní teploty a nepotřebují k přežití potravu. Když je aplikujete do akvária, aktivizují se účinkem zředění jejich koncentrace.

Bakterie vyžadující zmrazení jsou aktivní. Zmrazení zpomaluje jejich životní pochody a tím vyžadují méně potravy. Protože jsou však aktivní, nějakou potravu vyžadují, a ta bývá součástí balení. Nepřežijí extrémní horko nebo chlad a po spotřebování potravy uhynou.

Q: Ukončil jsem doporučenou sedmidenní aplikaci Stability®, nicméně moje akvárium stále není zaběhnuté. Proč?

A: Každé akvárium je jiné, a proto je pro nás obtížné určit přesné časové rozmezí, kdy vaše akvárium bude plně zaběhnuté. Nicméně většina akvárií se plně zaběhne během čtyř až šesti týdnů.

Q: Pokud chci provést záběh bez ryb (fishless cycle) a použít Stability®, je nutno dodat nějaký zdroj amonia, aby se rozběhnul dusíkový cyklus?

A: Ano, pro urychlený záběh je vhodné přidávat denně špetku krmiva až do okamžiku, kdy amonium naměříte. V tu chvíli můžete s přidáváním krmiva skončit a nechat bakterie konat co umí.

Moje poznámky:

Dennerle Bacto Elixier FB7

(Zdroj: https://dennerle.com/en/products/aquaristic/water-conditioning/water-treatment-water-care/fb7 . Můj překlad.)

Bakterie hrají rozhodující roli v udržování biologické rovnováhy v akváriu. Tito neviditelní pomocníci vytrvale odstraňují rybí exkrementy, mrtvou rostlinnou hmotu a zbytky potravy. Každý typ bakterií je specializovaný na určité látky. Z toho vyplývá, že pouze ty „správné“ bakterie zaručují rychlou a spolehlivou dekompozici těch odpadních látek, které se v akváriích typicky vyskytují. Nové akvárium nebo čerstvá filtrační média jsou prakticky sterilní. Bez aktivní pomoci to může trvat mnoho týdnů, než se rozvine stabilní bakteriální fauna. Látky jedovaté pro ryby, jako amonium a dusičnany (pozn.: nespletl jsem se), se mohou hromadit a být nebezpečné pro život v akváriu. Jen extrémně nízké počty bakterií jsou přípustné ve vodě určené pro lidskou spotřebu - to je důvodem, proč vodárny vodu chlorují. Nicméně akvarijní ryby potřebují vodu „živou“.

Dennerle Bacto Elixier FB7 BiActive je vysoce aktivní, koncentrovaná směs vybraných živých čistících bakterií. Pustí se do práce, jíž je dekompozice škodlivých látek, bezprostředně po vypuštění do akvarijní vody.

Účinné nitrifikační bakterie odstraňují nebezpečné amonium a dusitany. Bakterie rozkládající detrit snižují jeho množství ve dně a ve filtru s použitím hydrolyzačních enzymů. Další typy bakterií kultivovaných speciálně pro akvária se živí zbytky potravy a rostlin, rybími exkrementy a suspendovanou organickou hmotou. FB7 BiActive dlouhodobě posiluje samočisticí schopnost sladkovodního akvária. Optimalizované parametry vody snižují stres. Rybám se lépe daří ve zdravém prostředí. Voda zůstává čistší na pohled.

Použití:

Dávkování: Normálně 20 ml na 100 litrů akvarijní vody týdně, například po částečné výměně vody nebo čištění filtru, ke zlepšení a stabilizaci kvality vody. 40 ml na 100 litrů akvarijní vody týdně, například po užití léčiv nebo při velkém počtu ryb. Pokud naměříme ve vodě amonium nebo dusitany, aplikovat 40 ml na 100 litrů akvarijní vody denně, dokud amonium a dusitany nepoklesnou na nulu. Před použitím láhev protřepejte. Aplikujte na místo s dobrým pohybem vody, např. k výstupu z filtru.

Moje poznámky:

                                          Provedení experimentu

Na experimenty používám čtyři stejná akvária postavená vedle sebe. Čistý objem každého je dvacet litrů. Po předchozím experimentu jsem je pečlivě umyl a vyčistil a poté dezinfikoval postřikem 10% peroxidu vodíku. Stejně jsem ošetřil i krycí skla. Jsou dost natěsno, drobnou škvírou v rohu se protáhnou tak akorát dva kabely (pro filtr a topítko). Tu těsnost zmiňuji proto, že (a) mikrobi (a prach, pyl, atd.) mají relativně malou šanci proniknout do akvária zvnějšku, a (b) vzniká-li v akváriu CO2 či jiný plyn, uniká zřejmě relativně pomalu (protože ve vzduchu nad hladinou se jeho koncentrace zvyšuje).

V každém akváriu je technika. No-name regulovatelné topítko 50W a honič vody, čerpací hlava Hailea PT-200 (ta nejmenší). Bez přisávání vzduchu, s vývodem cca 4-5 cm pod hladinou, na plný výkon. Výsledkem je celkem značný proud v akváriu (kvůli rovnoměrné teplotě a rozptýlení všech suspendovaných částic), hladina se vlní, ale nečeří. Žádná filtrace, žádná filtrační média.

Čerpací hlavy jsou nové, topítka nikoli. Obojí jsem umyl vodou a pak koupal 24 hodin v 5% roztoku peroxidu vodíku.

Obecná poznámka ke „sterilizaci“: Nedělám si iluze. Je mimo dosah mých možností provozovat pokusy v opravdu sterilních podmínkách. Nevadí mi to. Jsou to akvaristické experimenty, a nikdo neprovozuje akvárium s rouškou přes ústa, v místnosti sterilizované UV lampami a tak dále. Moje snaha se omezuje víceméně na to, abych odstranil mikroby a řasy z předchozího experimentu, na skle i technice. Už jsem čelil útoku ve smyslu „to Ti fungovalo tak rychle, protože jsi použil písek ze zaběhlého akvária“. To mě urazilo, protože jsem sice amatér, ale ne imbecil. Ani šarlatán.

Písek samozřejmě používám vždy „panenský“, tzn. nový, dříve nepoužitý. Písek propírám ve vodovodní vodě hodně důkladně, což je nutné už proto, že jinak kalí vodu. Zvažoval jsem i jeho sterilizaci (opět peroxidem vodíku), ale nedělám to. Taková spotřeba peroxidu by lezla do peněz, a sterilní písek stejně nikdy žádný akvarista nepoužívá. Je to prostě čistý, propraný, dříve nepoužitý filtrační křemičitý písek.

Tentokrát jsem použil 600 ml sypných písku frakce 1.4-2.0 mm. Pořízený zde: http://e-pisky.cz/kremicity-pisek/128-prirodni-kremicity-pisek-14-20-mm.html . Proč zrovna 600 ml, to zde vysvětlovat nebudu, to souvisí s pokusem, který plánuji do budoucna. Písek jsem nahrnul do rohu, takže převážná část dna zůstala holá, ale v rohu vznikla vrstva hluboká od 0 do cca 8 centimetrů. Myšleno je to tak, aby mikrobi měli na výběr různé hloubky, podle jejich nároků na kyslík a dalších preferencí.

Voda. Vždy používám výlučně vodu z reverzní osmózy, chci mít kontrolu nad jejími parametry. Nesterilizuji, ze stejných důvodů, proč nesterilizuji písek. Dbám však o to, aby voda ve všech akváriích prošla totožnou přípravou; tzn. shromáždím ji v jedné nádobě (starém akváriu, rovněž sterilizovaném peroxidem), a z ní plním všechna akvária. Pokud se tedy vyskytne nějaké znečištění, mělo by být ve všech akváriích stejné.

Tentokrát jsem ale musel mineralizovat až přímo v pokusných akváriích, a to z toho důvodu, že součástí mineralizace byl špatně rozpustný uhličitan vápenatý (CaCO3). Ten umím celkem rovnoměrně rozptýlit ve flaštičce s vodou, když s ní zaštěrchám, ale nemůžu zaštěrchat se stolitrovým akváriem. Takže do akvárií (už s pískem a spuštěnou technikou) šla RO voda, a tu jsem následně mineralizoval takto: 450 µM CaCO3, 250 µM MgSO4, 150 µM KCl, 50 µM MgCl2. Srozumitelněji:

Je to asi TDS 91 mg/L, 4.2°dGH a 2.5°dKH. Výsledné pH vyšlo v rozmezí 7.60-7.61, vodivost 225 až 231 µS/cm (to je odchylka 2.7%).

Poučen dřívějšími pokusy, volil jsem tentokrát (na své poměry) poměrně bohatě mineralizovanou vodu. Chci tak předejít hlavně kolapsu pH při náběhu nitritace. Na druhou stranu, mnohé další, méně výrazné projevy dění v akváriích, budou pravděpodobně méně zřetelné.

Povšimněte si, že voda v tuto chvíli neobsahuje žádný dusík a fosfor.

Šest dnů mi zabraly dvě věci. Jednak srovnání topítek tak, aby ve všech akváriích byla teplota 23±0.5°C, a dále rozpuštění CaCO3. To se dost vleklo. Mám dojem, že jsem to nakonec urychlil tím, že jsem akvária jeden den nechal odkrytá, takže měl volný přístup CO2 ze vzduchu; rozpouštění CaCO3 totiž představuje spotřebu CO2 podle vzorce CaCO3 + CO2 + H2O → Ca(HCO3)2. A seřízení topítek taky dost dobře nelze urychlit, musí se den čekat, než se to srovná, navíc každá změna ovlivní i ta sousední, je to piplačka.

Každopádně těch šest dní pokládám za potenciální nedostatek. I když bez dávek organické hmoty, dusíku a fosforu, akvária ten čas již žila. Nějaké skromné zárodky něčeho živého se tam jistě mohly rozvinout.

V den zahájení pokusu, tedy v Den Nula - 3. března 2019 - jsem dodal organickou hmotu do každého akvária v tomto množství: prášková Spirulina 0.11 g, prášková Chlorella 0.15 g, krmivo pro ryby Skretting 0.15 g. Množství jsem volil na základě dřívějších pokusů tak, aby vznikaly realistické a současně dobře měřitelné koncentrace anorganického dusíku.

Až potud jsem co nejdůsledněji zachovával zásadu, aby ve všech akváriích bylo obsaženo totéž a ve stejných podmínkách. Teď následují odlišnosti, vlastní jádro testu:

(1) Akvárium A - Kontrola. Zde nebudu konat nic, jen měřit. Kontrola je nutnost, ve vztahu k níž se vyhodnocují výsledky v ostatních akváriích, kde se něco aktivně podniká.

(2) Akvárium B - Dennerle. Sem v několika dávkách během prvních 10 dnů aplikuji celkem 9 ml preparátu Bacto Elixier FB7. To je množství odpovídající zvýšenému dávkování podle návodu (viz výše).

(3) Akvárium C - Seachem. Sem v několika dávkách během prvních 10 dnů aplikuji celkem 11 ml preparátu Stability®. To je množství odpovídající zvýšenému dávkování podle návodu (viz výše).

(4) Akvárium D - RychNit. To je můj vynález. Složení je následující:

Přinejmenším já tedy. Taková je moje představa. RychNit se pravděpodobně zdaleka nevyrovná násadám - tam už jsou ty vytoužené bakterie od začátku - ale ve srovnání s Kontrolou by mohl přinést zřetelné zrychlení.

Plánovaná měření

Teplotu, vodivost a pH měřím běžně, zhruba obden. Mám pH elektrodu, která dobře měří i ve vodě s nízkou vodivostí. Ostatně při tomto pokusu je nastavená vodivost docela vysoká. Připouštím, že měření s přesností na setiny stupně pH je spíš hypotetická. Ale nezaokrouhluji. Prostě zaznamenám naměřenou hodnotu a možnost chyby beru na vědomí.

Amonium a dusitany měřím fotometricky. Přesnost a spolehlivost měření je velmi dobrá. Pouze když vrcholí nával dusitanů, musím vzorek ředit demivodou, jinak bych se dostal mimo měřitelný rozsah. Dělám to pečlivě - obě složky vážím s přesností na setiny gramu - ale výsledná přesnost měření je přiměřeně nižší. I tak ale solidní. Obecnou nevýhodou fotometrických měření je cena; každé jednotlivé měření stojí deset a více korun.

Dusičnany jsou problém. Měříval jsem je fotometricky, než jsem se ujistil, že výsledky jsou nesmyslné. Fotometrické měření dusičnanů mohou zásadně znehodnotit další látky přítomné ve vodě. Bohužel právě takové, které jsou při záběhu běžné (nejvíce zřejmě (organo)sulfidy).

Na dusičnany jsem si tedy pořídil drahou (5 tis. Kč) iontově selektivní elektrodu. Ta se tak snadno nesplete, měří dobře, ale je z principu málo citlivá ke koncentracím pod ≅ 2 mg NO3- na litr.

Často měřím také redox. V tomto jsem tak trochu průkopníkem, protože to mezi akvaristy dělá málokdo a publikovaných dat je ještě méně. Redox je veličina, kterou ovlivňuje mnoho různých faktorů současně. A tak tedy pilně měřím redox kdejaké vody, která mi projde rukama, zaznamenávám si to, a snažím se dovodit, co vlastně zjištěná hodnota a trend pohybu v dané situaci znamenají. Časem snad dospěji k nějakým obecně použitelným poznatkům a principům.

Občas změřím také fosforečnany, fotometricky. A to bez nějakého konkrétního záměru. Zjištěná data by snad mohla nějak doplnit obrázek získaný měřením dusíku.

Pokusím se také měřit obsah rozpuštěného kyslíku. Přístroj na to mám, z druhé ruky, ale zatím mě moc neposlouchá. Výrobce je nevstřícný, neporadí, nenapoví, a za všechno chce šílené peníze. Takže uvidím, naděje žije.

Dodatečné možnosti

Pokud záběh proběhne zdárně, plánuji po jeho skončení ještě jednou dodat stejnou dávku neživé organické hmoty, jako na začátku pokusu. Účelem je zjistit, jak se bude její rozklad lišit od průběhu rozkladu původní dávky. V ideálním případě by to mělo být rychlé a bez pozitivního zjištění dusitanů.

Až budu experiment končit, zkusím ještě rozhrabat ten písek a změřit dusíky. Jsem zvědavý, co ze dna vyplave. Mohlo by nám to napovědět něco o tom, co se v akváriu děje, když se vrtáme ve dně, např. při odkalování nebo přesazování rostlin.

A možná mě ještě něco napadne. Ze zkušenosti vím, že každý experiment je dobrodružstvím s nejistým výsledkem. Vždy jsou nějaká překvapení a všelijaké plánování moc nefunguje. Nechám se inspirovat vývojem situace.

==========================================================================================

Pozn.: Potud text napsaný v březnu/dubnu 2019. Dále pokračuje část doplněná až po provedení a ukončení celého experimentu.

==========================================================================================

Výsledky - grafy

Poznámka ke všem grafům: Grafy nezobrazují srpnový průběh testu. Během srpna jsem nic nepodnikal a pouze sledoval, zda se změní obsah dusičnanů (viz níže). Všechny hodnoty, zejména dusičnany, zůstávaly stabilní. Až na pH, které po překvapujícím vzrůstu při měření 04. srpna do konce měsíce pokleslo zpět na hodnoty mezi 7.84 až 7.96.

23. června jsem zrušil nádrž RychNit; potřeboval jsem ji k jiným účelům. Téhož dne jsem také ve všech nádržích doplnil demivodou odpar (asi 1 litr), což se projevilo skokovým poklesem vodivosti.

                                        První část: Záběh. 03.03.-21.04.2019

To, čemu říkáme záběh nebo naběhnutí nitrifikace, proběhlo ve všech akváriích učebnicově. Dekompozice začala okamžitě. Použité látky (Spirulina, Chlorella, krmivo Skretting) zřejmě obsahovaly bakterie. Anebo bakterie již čekaly v akváriích, po šesti dnech laborování s topítky a rozpouštěním vápence.

Asi po 15 až 20 dnech se ve všech akváriích objevila řasa – zelená přisedlá a lehký zelený zákal. Od 31.03. (28. den pokusu) jsem akvária přikrýval. Nechtěl jsem, aby řasy příliš zkreslovaly výsledky měření, chtěl jsem v akváriích mít jen bakterie.

Během nitritační fáze došlo k malému poklesu pH; alkalita 2,5°dKH je evidentně dostatečná, aby vliv nitritace na pH anulovala. Na konci záběhové fáze pak bylo pH prakticky totožné s počátečním stavem. Je otázka, do jaké míry jde o zákonitost či náhodu. pH je převážně kontrolováno uhličitanovým systémem, tedy tvorbou a spotřebou anorganického uhlíku (CO2 a HCO3-). Uplatňuje se řada faktorů, takže ta shoda bude spíš náhodná. Celkem vzato ale věřím, že vliv záběhu na pH je v součtu zhruba neutrální

Pokud jde o vodivost, ukázalo se, že preparát Dennerle obsahuje roztok něčeho, co vodivost zvyšuje. Dekompozice zvyšuje vodivost, což lze spojit s tím, jak jsou původní nepolární organické sloučeniny nahrazovány ionty minerálních sloučenin. Jako už při dřívějších pokusech, zaznamenal jsem ale skokový pokles vodivosti během nitritační fáze.

Stojí za zaznamenání, že heterotrofní i nitrifikační bakterie se usadily a namnožily bez jakékoli snahy je podpořit filtrací přes média „s osídlovací plochou“. Nepřekvapilo mě to, i při všech mých předcházejících experimentech to bylo stejné.

Nabízí se námitka, že s vhodnou filtrací by to všechno proběhlo rychleji. Nemyslím si to. Soudím podle čísel v připojené tabulce. Dekompozice se rozběhla okamžitě. Nejvíce času zabralo čekání na nitritační i nitratační bakterie. Jakmile se konečně objevily, namnožily se a vykonaly svou práci (dostaly amonium, resp. dusitany na nulu) docela rychle. Uvážíme-li, že jde o bakterie s relativně velmi nízkou rychlostí množení, nezdá se pravděpodobné, že vydatnější nabídka osídlovací plochy by jejich množení mohla ještě urychlit.

Samozřejmě, něco jiného by asi byla násada příslušných bakterií, např. ze zaběhnutého akvária. Ta by ovšem zkrátila čekání, nikoli urychlila množení. Možná to někdy vyzkouším a zdokumentuji.

 

Poznámka k tabulce: Počátek nitratace jsem nemohl počítat od nuly, protože ISE elektroda měří exponenciálně, nula je pro ni „nekonečno“. Za počátek nitratace jsem tedy zvolil den, kdy elektroda poprvé naměřila ≥0.5 mg/L N-NO3. Ostatně z grafů je patrné, že velmi brzy poté dusičnany dosáhly pohodlně měřitelných hodnot. Takže nepřesnost bude malá, sotva ±1 den.

Nápadná a překvapující je skutečnost, že oba použité preparáty záběh nijak neurychlily. Dokonce naopak, skončily poslední, a velmi rád bych věděl, jak a proč záběh vlastně zpomalily.

Hned na tomto místě poprosím všechny čtenáře, aby nedávali dál zprávu, že „Maq prokázal, že …“. Maq určitě neprokázal neužitečnost těch preparátů, to bychom si věc příliš zjednodušovali. Když jednou nejde nastartovat auto, nevyplývá z toho nevyhnutelně, že daný typ auta je k ničemu. Nicméně, začneme přemýšlet o tvrzení výrobce, že jeho auta nastartují za všech okolností. Seachem tvrdí, že jeho koktejl bakterií lze bezpečně skladovat, a zejména že funguje v nejrozmanitějších podmínkách panujících v akváriu. Domnívám se, že v testovacích akváriích jsem nastavil podmínky standardní; však taky záběh ve všech nádržích proběhl řádně. Něco prostě v tomto konkrétním případě nefungovalo podle očekávání a tvrzení výrobce.

Jak hodnotit RychNit? Nitratace nastala v nádrži s Rychnitem nejdříve (o fous). Rozdíl je patrnější, pokud lhůtu počítáme od data počátku nitritace, tedy momentu, kdy se objevily první dusitany, substrát nitratačních mikrobů. V tomto ohledu si vedl zdárně i preparát Dennerle. Mohl bych spekulovat například takto: Dusitany, které byly v nádrži RychNit přítomny od počátku, zpomalily náběh nitritace; snad působily toxicky a zpomalily namnožení heterotrofních i nitritačních bakterií. Výhoda se projevila později – nitratační bakterie se ujaly a namnožily dříve.

Má to snad jakousi logiku, ale praktický efekt to nemělo nakonec žádný. Pokud se ještě někdy k experimentování s RychNitem vrátím, asi tu „násadu“ dusitanů použiji v menším množství, a možná je nasadím o pár dní později.

Závěrem ještě konstatuji, že se mi opět nepodařilo zvládnout záběh za obvykle udávané čtyři týdny. Sedm týdnů. A protože dekompozice běžela bez zaváhání a teplota nebyla nijak nízká, docházím k názoru, že bez násady nitrifikačních bakterií to výrazně urychlit nejde. Přenést mikroby ze zaběhnutého akvária bude pro záběh asi lepším povzbuzením než testované preparáty.

                                        Druhá část: Nasazení ryb po záběhu. 22.04-30.04.2019

Akvária byla zaběhnutá a zajímalo mě, jak pohotově zareagují na nasazení ryb, tedy náhlé zvýšení dávek organické hmoty a amoniaku ke „zpracování“. Nasazení ryb jsem simuloval dávkami krmiva, kterým se ryby živí, a to následovně: 22.04. cukr 0.15 g, 23.04. Spirulina 0.15 g, 24.04. Skretting 0.15 g, 25.04. Chlorella 0.15 g, 26.04. Spirulina 0.15 g, 27.04. Skretting 0.15 g, 29.04. Chlorella 0.15 g, 30.04. cukr 0.15 g. 24.04. jsem přidal 4 ml preparátu Dennerle a 5 ml preparátu Seachem v příslušných nádržích.

Dávky to byly zřejmě docela vysoké, protože už 24.04. se objevil mírný zákal a voda ve všech nádržích lehce, nicméně varovně (sulfidy) zapáchala.

Vím o akvaristech, kteří mi namítnou, že bez živých ryb (a rostlin a plžů) je tohle jen laboratorní cvičení. Já to celkem beru. Ale uvažme, že projde-li krmivo napřed trávicím traktem ryby (nebo plže), anebo pokud se na ně rovnou vrhnou mikrobi, průběh a výsledek je v zásadě stejný. Ostatně trávicí trakt je báječnou „osídlovací plochou“ pro mikroby a valná část takzvaného trávení je jejich dílem.

Zvažoval jsem nasazení živých ryb. Praktickým problémem bylo, jak do každého akvária nasadit stejně velkou, stejně vitální a stejně vykrmenou (nebo vyhládlou) rybu. Principiálním problémem však je střevní (a ostatní) mikroflóra každé ryby. Nechtěl jsem s rybami nasadit i novou dávku mikrobů, o nichž nic nevím. Chtěl jsem změřit schopnost stávajících mikrobů poradit si s novou dávkou organické hmoty.

Během této fáze pokusu pochopitelně vzrostla vodivost a obsah dusíku i fosforu. Pokles pH lze vysvětlit zvýšenou respirací mikrobů, a tedy vyšším obsahem CO2. Přechodně poklesl i redox.

Hlavními sledovanými parametry ale byly amonium a dusitany. V nevelkém množství se objevily ve všech nádržích. Opět si kupodivu nejlépe vedla Kontrola a nejhůře Seachem, ale rozdíly to byly nejspíš nevýznamné, nebudu z nich dělat závěry.

Výsledek této fáze pokusu je nepřekvapivý, triviální. Zřejmě potvrzuje obecnou zkušenost, že při nasazení ryb do zaběhnutého akvária je namístě opatrnost a raději pozvolný postup v trvání cca týdne, než se nitrifikační mikrobi namnoží vzhledem ke zvýšeným dávkám substrátu („potravy“). Rizika jsou pravděpodobně vyšší, pokud ryby odmítají potravu. V tomto ohledu nejde o sloučeniny dusíku, nýbrž o sloučeniny sulfidické síry. A i když příslušné bakterie oxidují sulfidy (na neškodné sírany) asi tisíckrát rychleji než kyslík bez jejich pomoci, vzduchování je v daných okolnostech určitě vhodné opatření. Ony to ty bakterie sice urychlí, ale kyslík je k tomu zapotřebí tak jako tak. Kyslík navíc snižuje toxicitu amoniaku i dusitanů.

                                        Třetí část: Denitrifikace. 01.05.-13.08.2019

Pro denitrifikaci v akváriích teoreticky vládnou vhodné podmínky – teplota, hromada dusičnanů i organické hmoty, suboxické prostředí v substrátu. Odborné studie zjistily v podobných podmínkách, zejména v oblasti kořenů vodních rostlin, nitrifikaci spojenou s denitrifikací tak pravidelně, že coupled nitrification-denitrification se stala běžným pojmem.

Přesto je otázka denitrifikace v akvaristice poměrně záhadná. Málokdy zjistíme zřetelný pokles koncentrace dusičnanů, v neposlední řadě kvůli velmi nepřesným a nespolehlivým metodám měření obsahu dusičnanů. A pokud úbytek zjistíme, prvními podezřelými jsou rostliny.

Připomenu ještě, že kromě „pravé“ denitrifikace, kdy dusík skutečně ze systému mizí jako plyn N2 (a trochu N2O), existuje ještě několik dalších způsobů mikrobiální eliminace dusičnanů, z nichž nejdůležitější je disimilační redukce dusičnanů na amonium (DNRA). Jde vlastně o nitrifikaci pozpátku, výsledným produktem je amonium.

Měl jsem akvária bez rostlin a bez řas a dusičnany umím měřit o poznání spolehlivěji. Zajímalo mne tedy, zda se nahromaděné dusičnany budou postupně ztrácet, a pokud ano, zda lze úbytek dusičnanů přičíst denitrifikaci. Po dosažení vrcholu (po předchozí fázi, která celkový obsah dusíku v nádržích samozřejmě zvýšila), došlo k náznakům poklesu. Jenže nezřetelným, neprůkazným; ona ta ISE elektroda úplně přesná také není…

Napadlo mě povzbudit denitrifikaci cukrem. Tím přidám pohotově dostupný uhlík, heterotrofní bakterie se namnoží, dojde k úbytku kyslíku, část mikrobů začne respirovat dusičnany – a to je denitrifikace. Od 15. do 23.05. jsem do všech nádrží postupně přidal tři gramy cukru; to je hodně (na objem 20 litrů). A skutečně, dusičnany letěly dolů, přičemž amonium zůstalo nanejvýš nepatrně nad nulou. A pokleslo rovněž pH, asi následkem zvýšené produkce CO2.

Denitrifikace?

Nanejvýš zčásti. Současně totiž zmizely i fosforečnany (viz graf). Žádná „defosfátizace“ neexistuje. S měřením fosforu je to tak, že kolorimetrickými (kapkovými) testy umíme změřit pouze ortofosforečnany. Pokud fosfor vstoupí do jakýchkoli jiných vazeb, nenaměříme nic. To bychom museli použít techniky, které jsou už prudce laboratorní (vařit vzorek v kyselině sírové apod.).

Domnívám se, že jak dusičnany, tak fosforečnany se ztratily v organické hmotě. Bakterie je prostě sežraly. A skutečně také po skončení cukrových hodů se obě hodnoty zvolna vracely k původním číslům.

Během června až srpna jsem do vývoje nijak nezasahoval, pouze měřil, v prodloužených intervalech. Tahle „nudná“ fáze ale nebyla tak docela bezcenná.

Povšimněme si nejprve fosforečnanů. Jejich hodnoty setrvale vzrůstaly, až koncem července dosáhly stejných hodnot, jako před „cukrovým“ testem. Interpretuji to tak, že masa živých bakterií se po skončení dodávek cukru postupně snížila a dekompozicí mrtvých mikrobů se uvolnily fosforečnany.

Oproti tomu obsah dusičnanů už nikdy nedosáhl předchozího maxima. (Stagnoval i během srpna, což grafy neukazují.) Takže fosforečnany se uvolnily zcela, zatímco dusičnany jen zčásti, asi z poloviny. Vysvětlením by opravdu mohla být denitrifikace. Nepokládám tento výsledek ale za dostatečně průkazný.

Počátkem června došlo ve všech nádržích k přechodnému nárůstu obsahu dusičnanů, načež v druhé polovině června následoval zřetelný pokles. Protože jsem do akvárií nic nepřidával, nabízí se souvislost s teplotou. Letošní červen byl horký, zejména jeho druhá polovina, a to se výrazně projevilo i v testovacích akváriích. Teplota skoro určitě zvýšila aktivitu mikrobů, možná i jejich počet. Dusičnany přechodně znovu poklesly, ale těžko říct, do jaké míry spotřebou a zda fungovala i denitrifikace.

Denitrifikaci tedy nemám za prokázanou, ale výsledky jsou zajímavé jinak, ze dvou důvodů. Za prvé demonstrovaly, jak jsme na tom s měřením fosforu. Pro mě to nebyla novinka, já jsem například už dříve dokázal zmizet fosfor železem nebo hliníkem, a nyní tedy povzbuzením mikrobů. Ale pro ty z vás, kteří fosforečnany pečlivě měříte a doplňujete na nějaké takzvaně doporučené množství, by tohle mohlo být poučné. Fosfor má za každých myslitelných podmínek řadu důvodů se měnit z fosforečnanů na něco jiného a zase zpátky. Mezi všemi organismy je po něm vysoká poptávka, a i s různými neživými látkami vstupuje do nejrůznějších vazeb rozpustných i nerozpustných. Fosforu (stejně jako mikroprvků) může být v akváriu spousta, a přesto nemusíme naměřit nic. S jeho dostupností pro rostliny si většinou není třeba lámat hlavu. On takzvaný nedostupný fosfor je pro rostliny nakonec lepší, než když plave ve vodě; ony si s tím poradí. Což platí i pro mikroprvky. (V obou případech ale zřejmě existuje určité riziko indukovaného nedostatku při vysokém pH a hodně vysokém obsahu vápníku.)

Druhá věc byla pro mě ještě mnohem zajímavější. Jednou z nejdůležitějších otázek akvaristiky je, co limituje počet mikrobů? Zdá se vám ta otázka nedůležitá? Udělal jsem před časem mezi akvaristy malou anketu týkající se filtrace, a z padesáti respondentů celé čtyři pětiny odpověděly, že od filtrace očekávají především dekompozici a/nebo nitrifikaci. Pouze zbývající pětina vyzdvihla pohyb vody, její okysličení, mechanickou filtraci, anebo nefiltruje vůbec (pozdrav do Bratislavy). Takže, i když si většina akvaristů zrovna takto formulovanou otázku neklade, důležitost mikrobiálního života v akváriu uznávají. A tedy by si ji klást měli.

Výrobci filtrů a filtračních médií nám prodávají především osídlovací plochu. A je dost akvaristů, kteří kvůli tomu budují filtry o velkém objemu. S takovými se moc neshodnu. Myslím, že osídlovací plochy je akváriu zpravidla dost, a že ve většině případů je limitním jiný faktor. (Připouštím, že chovatelská akvária bez substrátu na dně jsou zřejmou výjimkou.)

Já osobně věřím na kyslík. I když vím, že značná část dekompozice a dalších reakcí probíhá anaerobně, na konci všeho stejně platí, že bez kyslíku dekompozice nemůže být završena úplnou mineralizací. S trochou nadsázky lze říci, že anaerobní procesy jsou odbočkou z nouze, z momentální nouze o kyslík. Vytlouká se klín klínem – organická hmota se oxiduje, přičemž něco jiného než kyslík se redukuje (dusík, síra, železo, dokonce uhlík). A tak například totálně anaerobní proces methanogeneze končí tím, že polovina uhlíku je sice dokonale oxidována na oxid uhličitý, avšak jen za tu cenu, že druhá polovina je neužitečně uvolněna jako plně redukovaný uhlík ve formě methanu (CH4). Však také jakmile methan z hloubek substrátu vystoupí výše, do oxického prostředí, hned ho začnou horlivě oxidovat methanotrofní bakterie. I pro bakterie je zemní plyn ohromným zdrojem energie!

Celou věc lépe pochopíme, uvědomíme-li si, že organický uhlík je vždy redukovaný uhlík a jeho oxidací získávají organismy energii. Proto všechny organické látky hoří, a uvolňují teplo-energii. Mineralizace je svého druhu hoření. Současně ale víme, že ne všechny organické látky hoří stejně ochotně. Analogicky, různé organické látky mikrobi oxidují s různou mírou nadšení.

A tak se v sedimentech, nebo v akvarijním dně, organické látky postupně hromadí. Nejčastěji jako nerozpustný detrit. V hloubce substrátu nepřijde do styku s kyslíkem, a jeho anaerobní využití je v případě některých látek (lignin, celulóza a jistě mnoho jiných) příliš náročné nebo nevýhodné.

Teď se vrátím k popisovanému experimentu: Pokus s cukrem ukázal, že v dané situaci nebyl limitním faktorem kyslík, nýbrž snadno dostupný uhlík! I když se v substrátu jistě povalovaly spousty redukovaného uhlíku, bakteriím asi moc nechutnal. Proto ve vodě zůstaly dusičnany a fosforečnany. Jakmile jsem ale přidal cukr, tedy pohotový uhlík, bakterie se prudce rozmnožily a spotřebovaly skoro všechen volný fosfor i dusík – nikoli disimilačně (respirací, což by byla denitrifikace), nýbrž asimilačně, čili ponechaly si je. (Pro bakterie bude zřejmě přibližně platit Redfield ratio, tedy látkový poměr C:N:P = 106:16:1.)

Překvapilo mě, jak mikrobi zatočili s takovým množstvím dusíku a fosforu, a to aniž by bylo okem něco vidět, například biofilmy nebo silný zákal. Pro mě to byl, a je, nanejvýš pozoruhodný poznatek, o kterém jsem od té doby hodně přemýšlel. Přivedlo mě to na otázku formulovanou trochu jinak: proč vlastně mikrobi v akváriu „nesežerou“ všechen dostupný dusík a fosfor? Jak se zdá, chybí jim uhlík. Ne ledajaký, nýbrž snadno využitelný. Cukr.

Cukry nejsou v akváriu žádnou cizorodou látkou. Vodní rostliny jsou dost děravé nádoby a obousměrná látková výměna mezi nimi a okolím je značná. Míza floému je z naprosto převažující části roztok glukózy a dalších jednoduchých cukrů (což dobře vědí například mšice). Proto se na povrchu rostlin tak rády usazují bakterie, po nich řasy, a další organismy, dohromady epifyton. Ale to už bych odbočoval…

Cukry rostliny uvolňují i skrze kořeny. Společně s kyslíkem. To má za následek, že v okolí kořenů rostlin je mimořádně bohatá mikroflóra. Doplněno uvolňováním specifických sloučenin to vede mimo jiné k tomu, že v okolí kořenů neexistuje nic takového, jako nedostupné železo nebo nedostupný fosfor. Tam se dějí všechny možné procesy a žádný biogenní prvek nenechají na pokoji. Co je nerozpustné, to rozpustí. Vodní rostliny tam naopak musejí pumpovat kyslík mj. proto, aby si nenabraly příliš mnoho prospěšných i vyloženě nežádoucích látek. Mají-li kyslíku málo, nedokáží jejich vstupu zabránit a odumírají od kořenů. Že jste to už někdy zažili? No vidíte, a já už zase odbíhám…

Nabízí se úvaha – kterou prozatím z odborné literatury nemohu explicitně potvrdit – že v takovém prostředí se i obtížně degradovatelný uhlík rozkládá přece jen rychleji. Což je nepochybně prospěšný proces. Akvárium se tím čistí, a hodí se i vyprodukovaný oxid uhličitý. (Mimochodem: V poslední době se objevilo několik studií, které ukázaly, že příjem CO2 kořeny vodních rostlin není specialitou několika málo druhů (Isoëtes, Eriocaulon) a je zřejmě mnohem významnější, než se dosud myslelo. Určitě to umějí mj. i vallisnerie a echinodory. A kobercovky jsou specialisté na využívání oxidu uhličitého unikajícího ze substrátu. Proto se zdánlivě nelogicky nesnaží růst za světlem, nýbrž co nejhustěji pokrýt dno.)

Kromě vylučování kyslíku i vylučování jednoduchých cukrů rostlinami tedy možná přispívá k čistící schopnosti rostlin v akváriích. Avšak i pokud zapomeneme na rostliny, stojí za úvahu, že vedle kyslíku (od toho neustoupím!) by faktorem přispívajícím k dobrému rozvoji mikrobiální komunity v akváriích mohly být i jednoduché sacharidy.

Jenže to má jistě své optimum, a tedy i háčky. Příliš velká dávka pohotového uhlíku znamená vyšší spotřebu kyslíku. Pokud to vyloženě přeženeme, bakteriální zákal. Zřejmě tyto látky prospívají i řasám; koneckonců já jsem nejmenovaným zástupcem všech výrobců aktivního uhlí a propagátorem snižování obsahu rozpustných organických látek ve vodním sloupci.

Vyzkoušel jsem v mnoha situacích obojí, tzn. jak aktivní uhlí (a Purigen), tak cukr, a testované bakteriální násady k tomu. Výsledky se dají těžko nějak vypozorovat. Posuzuji to všechno hlavně podle stavu rostlin a řas (a všímám si krevet a plžů). Jenže rostliny „odpovídají“ až s odstupem času (pokud neudělám vyloženou botu), a reflektují i řadu dalších faktorů. Naprosto si netroufám tyto věci nějak kvantifikovat, vyslovovat jakákoli čísla.

Na základní otázku – co nejčastěji limituje rozvoj vyvážené mikrobiální komunity v akváriu – si tedy odpovídám, že určitě kyslík a snad i jednoduché sacharidy. To samozřejmě když pominu prudké výkyvy nebo silný pokles pH, léčiva a podobné prostředky, vliv teploty, a tak dále.

Což mě přivádí ještě ke krátké úvaze ohledně bakteriálních násad. Ano, já jsem jejich pozitivní účinek nezaznamenal. Vydatně jsem o tom přemýšlel, a taky od té doby něco přečetl. Odborníkem na mikrobiologii jsem se tím určitě nestal, ale mám nějaké dojmy a domněnky.

Jedním takovým poznatkem je to, že mnohé bakterie dokáží kompletně mineralizovat organickou hmotu. Ovšem pouze v oxickém prostředí. V suboxickém a tím spíše v anoxickém prostředí je to všechno mnohem komplikovanější. Různé dílčí procesy obstarávají specialisté (nezapomínejme na houby, dosud nezmiňované). Kompletní mineralizace bez kyslíku zásadně není možná.

To jsem si dal do souvislosti s různým čtením o technologii čištění odpadních vod. Víte, co je v provozu ČOVek nákladově největší položka? Aerace, vzduchování. Klasické metody zpracování odpadních vod stojí a padají s kyslíkem. Protože jde o vysoce koncentrované odpady, spotřeba kyslíku je obrovská, a obrovské jsou i náklady na provoz zařízení, která ten kyslík dodají.

Posledních cca 30 let se proto intenzivně zkoumají a zkoušejí metody anaerobní likvidace odpadů. Procesů se objevilo a laboratorně vyzkoušelo docela dost. Převést je do provozních podmínek je ale dost obtížné. Musejí být zachovány přesně dané parametry, jinak se proces zhroutí, zvrhne v něco jiného, nežádoucího. Proto je takových progresivních ČOVek zatím málo.

Základní poznatek je tento: v oxickém prostředí to nakonec vždycky dopadne dobře, ale když kyslík není, je to problém.

Ve vodním prostředí nevyhnutelně značná část dekompozice probíhá anaerobně, vlastně všechno v hloubce od pár milimetrů pod povrchem substrátu. Nepochybujme o tom, je to dobře a nesporně zdokumentováno v literatuře. V anaerobním prostředí nestačí mít mikrobů dost, musíme mít ty správné mikroby, anebo, jak říká Larix, bohatou „banku taxonů“.

Vyhubit všechny bakterie je těžké. Potlačit některé bakterie v konkurenčním prostředí je naopak zřejmě velmi snadné. Uvědomil jsem si to například při četbě o tom, jak někteří takoví specialisté potřebují ke svému fungování přesnou, a to velmi nízkou koncentraci kyslíku. Špetka kyslíku navíc je zabije, kdežto bez kyslíku nemohou asimilovat.

Ony si to pravé místečko najdou, ale potřebují stabilitu, stabilní podmínky prostředí. Ty se jistě zlepšují se stářím akvária, celkem vzato ale akvárium moc stabilní biotop není. Jen se na chvíli zamysleme, kolik našich nejrůznějších zásahů (nebo opominutí) znamená náhlou změnu teploty, pH, obsahu kyslíku nebo dalších důležitých látek! Pravda, ke změnám dochází vždycky, například v denním cyklu. Jenže pravidelné změny – není to vlastně totéž co stabilita?

Zkrátka, domnívám se, že negativně zasáhnout do existující rovnováhy a poškodit vybrané kmeny mikrobů se nám v akváriích „daří“ náramně často; často tím spíše, čím jsme v péči horlivější.

Při tomto pokusu jsem žádný přínos bakteriálních násad nezjistil, a to ze dvou důvodů: (1) Pokud jde o obsah spor či cyst nitrifikačních bakterií, výrobci nejspíš fakt kecají. Anebo jsem měl smůlu na špatně skladované nebo jinak znehodnocené flaštičky. (2) Ve všech ostatních ohledech, preparáty nic neurychlily, protože to nebylo třeba! Prostředí bylo příznivé, žádný renonc nenastal (však jsem se taky staral, aby nenastal), všechno šlo dobře.

V dalším průběhu života akvária (nebo třeba septiku) to ale může být jiné. Renoncy se stávají, shit happens, a pak násada vhodných bakterií (a nejspíš i volných enzymů) snad může významně změnit situaci.

                                        Čtvrtá část: Odkalování. 14.08.-26.08.2019

Jedním takovým renoncem ve fungování akvarijní mikroflóry by mohlo být odkalování. Rozhodl jsem se to vyzkoušet jako takový závěrečný punkt celého testu. Od 14.08. do 24.08. jsem denně dodával 0,1 mg cukru na litr, mnohem méně než při denitrifikačním testu. Aby bakterie trochu ožily.

25.08. jsem změřil teplotu, vodivost, pH, redox, všechny dusíky a fosforečnany. Načež jsem písek v akváriích důkladně rozhrabal a zase nehrnul zpátky na hromadu. 26.08. jsem opět změřil jmenované veličiny.

Domníval jsem se, že dojde k uvolnění nějakého amonia a dusitanů zadržovaných v substrátu; při odkalování se to snad někdy stává. Mýlil jsem se. Zřejmě všechen dusík už byl dávno nitrifikovaný.

Stručně – na naměřených hodnotách se nezměnilo nic. Teprve o pár dnů později nastala jedna viditelná změna.

Prve jsem neuvedl, že od 23.06. jsem akvária nechal odkrytá, takže denní světlo mělo volný přístup. Až do odkalovacího testu zůstala voda i skla perfektně čistá, žádné řasy. Po odkalování se během pár dnů objevil na sklech nahnědlý film, a posléze nabral hnědozelený odstín. Snad se nebudu mýlit, pokud o tom uvedu toto: Odkalováním jsem vyplavil spoustu bakterií, z nichž část se pak usazovala na jakémkoli povrchu, tedy i na sklech. A jak jsem si přečetl v knížkách, perifyton se vyvíjí od bakterií přes sinice a jednobuněčné řasy, dál to pokračuje k vláknitým řasám, osídlení protisty, a nakonec rostou makro-řasy.

Takže při tomto odkalování nedošlo k nebezpečným výkyvům v chemismu, ale vyplavil jsem bakterie pěkně zalezlé v písku a nechal je usadit mimo. Tím jsem dal šanci řasám.

Není to nic velkého, ale snad užitečný příspěvek k úvahám o vlivu odkalování na život v akváriu.

Tím jsem pokus ukončil, dobře čtvrt roku po původně předpokládaném termínu. Asi by se dal provést ještě všelijaký testík, ale badatel je taky jenom člověk, a mně se zastesklo po nějaké práci s rostlinami…

 

 


Komentáře k článku

Upozornění: Tyto komentáře nejsou určené pro osobní dotazy. Máte-li nějaký dotaz, kontaktujte mě prosím e-mailem.

Vaše jméno:       Heslo pro pozdější editaci příspěvku:

Jaký znak je na 1 pozici ve slově : Ben
    Počet znaků nesmí přesáhnout 5000, jinak se text ořízne a komentář se neuloží celý !

 

7/ Maq
2019-11-15, 14:25:54 

Pro mě není sycení CO2 "typickým" způsobem snižování pH. Používám filtraci přes rašelinu nebo kápnu nějakou silnou anorganickou kyselinu (H2SO4, HCl). Jemné ladění dělám prostřednictvím hnojení dusíkem (NH4 vs. NO3). Nicméně, sycení CO2 obsah kyslíku ve vodě nijak nesnižuje. Naopak povzbuzuje rostliny k výrobě více kyslíku. Problém je jen v tom, že pokud lidé sytí CO2, obvykle se bojí vzduchovat (i v noci), aby o CO2 nepřišli. Tam pak v noci/nad ránem může být s kyslíkem problém.

Se sycením opravdu nemám zkušenosti, nepoužívám je, a rostou mi i mnohé náročné rostliny. Celodenně vzduchuji. Pokládám nedostatek kyslíku za reálnější problém než nedostatek CO2. Se vzduchováním mi rostliny rostou líp.

Náhodou o tom zrovna teď píši velký článek pro e-Akvarium. Měl by vyjít v jarním čísle. Tam vztah O2 a CO2 rozebírám zevrubně ze všech stran.

6/ Papik
2019-11-15, 13:23:59 

Ahoj,

když jsi popsal blahodárný vliv prokysličené vody na všechny procesy v akváriu, jakým způsobem bys provzdušnění skloubil s požadavkem snižování pH (přilévaná kohoutková voda má obvykle pH 7 i více), prováděné typicky sycením CO2?

5/ Maq
2019-10-01, 20:47:20 

Jak může obyčejný akvarista zajistit, aby měl ve svém akváriu bohatou „banku taxonů“, když optimální podmínky pro (přinejmenším) některé z nich mohou být dosti „úzké“?

Mám samozřejmě jen domněnky. Obecnou zásadou určitě bude stabilita prostředí. Z faktorů, které "prostředí" určují, se mi zdají nejdůležitější kyslík, pH a teplota.

Napadá mě, že právě stabilita je jádrem úspěchu postupů Jirky Ščobáka. Leccos na jeho způsobech tvorby prostředí bych rád zkritizoval (použitá voda, některé složky substrátu, jakož i jeho nápadně tenkou vrstvu, rezignace na pohyb vody, aj.). Nakonec ale snad prostředí takové nebo makové - hlavně když je stabilní. A Jirka je mistr "líné", nenásilné akvaristiky.

Mnohé z toho je pro mě pořád záhadou. Mám aktuální příklad: Akvárium "Vodno" jsem založil vloni v srpnu. Po pár měsících jsem si pořídil nějaké nové kryptokoryny. Všechny okamžitě dostaly k-nemoc, řada z nich už se z toho nevzpamatovala. Teprve letos v létě mi začaly kryptokoryny (a další arónovité) trochu ožívat. Dodal jsem si odvahy a pořídil jsem si nějaké nové druhy, a to ne přímo ty nejodolnější. Co Ti budu povídat, reakce je (prozatím) úplně jiná. Žádné náznaky problémů neregistruji, a to ani u in-vitro rostlin. Ťuk-ťuk.

Nevěřím, že je to následkem nějakých lepších "minerálních" parametrů - pH, obsahu těch či oněch živin apod. Tyhle věci umím zařídit líp než kdo jiný, to bych musel mít jen samé úspěchy. Myslím že tyhle věci jsou výsledkem těch procesů, které nevidíme a vesměs neumíme ani změřit. A stav bakteriální komunity v tom snad hraje klíčovou úlohu.

Znovu mě inspiruje Jirka Ščobák. Většinou při zakládání používá aspoň zčásti substrát, který už někde pod vodou (v jiném akváriu nebo v přírodě) nějaký čas fungoval. Často do akvárií háže (coby krmivo apod.) různé "špinavé" věci, plné mikrobů.

Koneckonců stále věřím, že i ty nešťastné (v tomto testu) násady mikrobů svůj pozitivní vliv mohou mít. Používám je, i když nepříliš soustavně a důtklivě. Samozřejmě nedokáži změřit, do jaké míry ke zlepšení prostředí přispěly.

A konečně kyslík. Vzduchuji přisáváním 24 hodin denně. Voda je pořád plná miniaturních, sotva viditelných bublinek. Silně věřím, že to pomáhá.

4/ Marcel G
2019-09-29, 17:27:01 

Velmi pěkně a podrobně zdokumentované, logické úvahy, střízlivé závěry ... co víc si přát?! Velká škoda, že se těm akvarijním bakteriím nevěnuje větší pozornost. Jak může obyčejný akvarista zajistit, aby měl ve svém akváriu bohatou „banku taxonů“, když optimální podmínky pro (přinejmenším) některé z nich mohou být dosti „úzké“?

3/ Maq
2019-09-27, 16:07:27 

Mirek 64:

Dobrá úvaha. Myslím, že by to tak mohlo být. Ta kalkulačka z odkazu vypadá velice zajímavě, a budu si s ní chvíli hrát, jestli se něco dozvím nebo pochopím...

2/ Mirek64
2019-09-05, 12:57:36 

Ahoj Maqu,

zmiňuješ se, že nemáš vysvětlení pro pokles vodivosti na počátku nitrifikace. Měl bych vysvětlení.

Způsobuje to hromadění NH3 během mineralizace, kdy nitrifikace ještě neběží. NH3 reaguje s H2O a CO2 a vzniká NH4+ a HCO3-. Tyto dva ionty mají největší vliv na růst vodivosti. Po několika dnech se rozjíždí nitrifikace.  NH4uvolňuje 2 protony, které reagují s dvěma ionty HCO3-. Mizí NH4+ a 2x HCO3- a snižuje se vodivost. Jeden HCO3- je postupně nahrazen NO3-. NO3- má vyšší vodivost než HCO3- (cca o 60%), ale nemůže zvýšit celkově vodivost, protože pokles vodivosti NH4+ a 2x HCO3- je výraznější než růst vodivosti NO3-. Pak záleží na tom, zda běží nadále mineralizace. Pokud běží, pak vznikající NH4+ je ihned nitrifikován, takže se nehromadí a nezvyšuje vodivost, ale NO3- narůstá a vodivost stoupá.K simulaci je možné použít tuto pH kalkulačku aqion.onl/.
Co si o té úvaze myslíš? Mně to připadá logické.

Mirek

1/ Marcel G
2019-06-12, 12:08:07 

Ahoj Maqu, je sice pravda, že s akvaristikou jsem seknul a moc mě to už nebere, ale na druhou stranu fandím Tvé neutuchající snaze po analytickém zkoumání akvaristických mělčin, tak jsem se chtěl zeptat, jak to vypadá s těmi komentáři? Občas se podívám, jak válčíš na rybičkách, a při té příležitosti jsem si všiml, že jsi teď dostal od "Ty víš koho" distanc, takže to vypadá, že bys na to teď mohl mít trochu času. wink

Maq © 2018-2019