Рефугіум з макроводоростями: виведення біогенів, світло і збирання

Як рефугіум з макроводоростями виводить азот і фосфор, чим відрізняються Chaetomorpha, Caulerpa та Gracilaria, чому каулерпа може «обвалитися» і як працюють світло, течія та збирання.

Що таке рефугіум з макроводоростями

Рефугіум — це камера, відсік сампу або окремий акваріум, що ділить воду з основним акваріумом і слугує захищеним простором для макроводоростей і дрібних безхребетних. Серед його функцій називають виведення біогенів, денітрифікацію, виробництво планктону, додаткову циркуляцію й газообмін, а також стабільніший pH системи. Один із наведених орієнтирів об'єму рефугіума — близько однієї десятої об'єму основного акваріума.

Принцип виведення біогенів — поглинання: макроводорості, що ростуть, забирають із води розчинені азот і фосфор і зв'язують їх у новій біомасі. Аквакультурні дослідження показують, якого масштабу це може сягати. У лабораторній морській УЗВ реактор із Chaetomorpha maxima після біофільтра з рухомим завантаженням видаляв у середньому 42,8 % загального азоту та 83,7 % загального фосфору, тоді як сам біофільтр не видаляв ні того, ні іншого. Водорість приростала на 3,86–10,35 % на добу й поглинала азот і фосфор у співвідношенні N:P близько 6; коли N:P у вхідній воді зростало, фосфор ставав чинником, що обмежує подальше поглинання азоту. В інтегрованій мультитрофній аквакультурі ефективність поглинання азоту водоростями в наземних системах наводиться в діапазоні від 2 до 100 %, тож результат сильно залежить від устрою системи.

Макроводорості, що їх часто використовують

Chaetomorpha

Chaetomorpha утворює нерозгалужені нитки завтовшки в одну клітину, чим відрізняється від розгалуженого роду Cladophora. Рід, імовірно, космополітичний у морських і солонуватих водах; C. linum і C. aerea входять до приблизно 50 визнаних видів. Розмножується безстатево зооспорами або фрагментацією ниток, має й статеву фазу з дводжгутиковими гаметами. Дослідники описують C. maxima як вид, стійкий до коливань умов в акваріумі.

Caulerpa

Талом каулерпи — одна гігантська клітина з багатьма ядрами, цілісність якої підтримує постійний рух цитоплазми. Швидкий ріст у несприятливих умовах зробив її популярним поглиначем нітратів. Рід виробляє вторинні метаболіти — каулерпін, каулерпіцин і токсин каулерпенін, що відлякує рослиноїдних тварин, а профільні рифові видання зазначають, що Caulerpa може виділяти речовини, які гальмують ріст коралів; тому нині її рідше використовують у рефугіумах.

Gracilaria та Ulva

Gracilaria — червона водорість теплих вод, що не витримує температур нижче 10 °C. Її активне поглинання біогенів використовують у рефугіумах і в інтегрованій мультитрофній аквакультурі, а для хірургів і багатьох інших рослиноїдних риб вона дуже приваблива як корм. Морський салат (Ulva lactuca) — ще одна водорість рефугіумів; в аквакультурі її застосовують як біофільтр для розчинених біогенів.

Статеве розмноження каулерпи та ризик обвалу

Caulerpa належить до порядку Bryopsidales, у представників якого статеве розмноження описують як голокарпічне: репродуктивний талом разом перетворює всі свої ресурси на репродуктивні клітини, а не вивільняє їх поступово. У споріднених родів цей перехід буває швидким: у Halimeda від переходу талому в репродуктивний стан до викиду гамет минає близько 36 годин, а від некальцинованих видів після цього майже нічого не лишається. Для рефугіума це означає, що маса водоростей, на поглинання якої спирається система, може зникнути за короткий час, а вміст її клітин потрапить у воду у вигляді гамет, замість того щоб залишити систему зі зібраною біомасою.

Освітлення та зворотний фотоперіод

Багато рефугіумів освітлюють за циклом, протилежним основному акваріуму. Поки основний акваріум у темряві, фотосинтез у рефугіумі й далі поглинає вуглекислий газ, що робить загальний pH системи стабільнішим і додає кисню. Освітлення повного спектра підтримує ріст макроводоростей. Для довідки: реактор із Chaetomorpha у згаданому аквакультурному дослідженні освітлювали приблизно 15 000 люкс за співвідношення червоного й білого світла 1:3 — це експериментальне налаштування, а не акваріумна норма.

Течія, ґрунт і обв'язка

• Течію зазвичай роблять м'якою й ламінарною, а не турбулентною, щоб захистити організми, яким потрібен слабкий потік, і втримати водорості на місці.
• Якщо використовують піщаний шар, профільні рекомендації вказують щонайменше 1,5 дюйма (близько 4 см) дрібного арагонітового піску, який регулярно розпушують, щоб осад не збіднювався на кисень.
• Вода має надходити в рефугіум і повертатися в основний акваріум, оминаючи механічну фільтрацію, щоб личинки й дрібні тварини потрапляли в акваріум живими.
• Кальцій, карбонати й мікроелементи краще вносити в іншому місці системи, бо продуктивний рефугіум їх споживає.

Збирання біомаси

Біогени залишають систему лише тоді, коли біомасу водоростей фізично видаляють; водорості, що лишаються в рефугіумі, тільки зберігають поглинуте. Тому регулярне збирання і є власне етапом виведення. Зібрану Gracilaria можна давати рослиноїдним рибам. Оскільки фосфор може обмежувати кількість поглинутого азоту, дуже низький фосфат здатен уповільнити ріст навіть за високого нітрату.

Копеподи та інша мікрофауна

Рефугіум дає прихисток дрібним тваринам, яких потім поїдають в основному акваріумі: його природно заселяють копеподи та їхні личинки, бокоплави-гамариди, танаїди, остракоди, багатощетинкові черви й дрібні офіури. Рефугіуми використовують для вирощування копепод, бокоплавів, мізид, ізопод і остракод як живого корму для делікатних їдців — морських коників і мандаринок, а також як джерело планктонних личинок для коралів і риб. У природі схожу роль відіграють мангрові зони, де личинки й молодь ховаються серед ходульних коренів.