Выпуск # 202 (10 марта 2011 г.)

Здравствуйте, уважаемые аквариумисты и сочувствующие!

В этом выпуске:

1. Новости сайта "Живая вода":
    В разделе "Аквариумная гидрохимия" появилась статья "Химическая очистка аквариумной воды".

В разделе новостей рекомендуем прочитать материал о том как изменился генотип гудзонской трески под влиянием загрязнений и об изучении генома водорослей, вызывающих цветение воды.

    Если у Вас есть замечания или пожелания относительно содержания рассылки, пишите нам. Мы постараемся учесть Ваше мнение. Ведь рассылка делается для Вас!

Оставайтесь с нами!        А.Г. (Anthr)

Химическая очистка аквариумной воды

    В настоящее время аквариумистика находится на достаточно высоком технологическом уровне, поэтому может считаться потребителем технологий химической очистки воды и даже выступать в роли заказчика определенных разработок. Все препараты, используемые для очистки воды можно условно разделить на следующие группы.

Конгломераторы

    Строго говоря, конгломераторы по способу действия относятся скорее к физической, чем к химической очистке. Конгломераторы представляют собой взвесь агглютинирующих частиц в инертном растворе. При добавлении в аквариум данные частицы агглютинируют (склеивают) более мелкие частицы органических соединений, увеличивая таким образом их размер, что дает возможность задержать получившиеся макрочастицы с помощью картриджей механической фильтрации.
    При применении в аквариуме возникает «белое облако» из миллионов микроскопических минеральных частиц, которое рассеивается через 24 часа.
    Список наиболее известных фирм, производящих конгломераторы: Tetra, API, Dennerle, JBL.

Кондиционеры

    Данный тип препаратов предназначен для удаления из воды хлора и тяжелых металлов минимальной концентрации. В большинстве европейских стран, а также в России, водопроводная вода очищается хлором (хлорируется). Хлор является крайне ядовитым веществом для рыб, к тому же, присутствие в воде хлора исключает развитие азотфиксирующих бактерий, без которых запуск биологической очистки (фильтрации) аквариума невозможен.
    Так как хлор и его производные, достаточно неустойчивы и легко выводятся из воды, производство кондиционеров, причем достаточно приличного качества, освоили практически все европейские и американские фирмы, производящие аквариумную продукцию.
    Следует понимать, что с критическими концентрациями тяжелых металлов, нитратами, фосфатами и силикатами кондиционеры справиться неспособны.
    Список наиболее известных фирм, производящих кондиционеры: Tetra, API, Dennerle, JBL, SERA.

Активированный уголь

    Объективно говоря, уголь по своим химическим свойствам, точнее, по производимому эффекту, аналогичен кондиционерам. Поверхность адсорбции у активированного угля составляет около 1000 м²/г, при этом расход составляет не менее 0.5 г/л. Таким образом площадь стандартного угольного картриджа для 100 л аквариума составляет около 50000 м². Такие свойства дают возможность использовать угольные картриджи около 2-х месяцев, сводя химическую фильтрацию аквариума почти к автоматическому режиму.
    Список известных фирм, производящих активированный уголь для аквариума: Tunze, Eheim, API, Tropic Marin, JBL

Ионообменные смолы

    Все вышеперечисленные средства химической очистки справляются с большинством загрязнений аквариумной воды. Однако при содержании прихотливой фауны (все виды кораллов, иные морские беспозвоночные, пресноводные креветки, скаты и т.д.) возникает необходимость в так называемой прицельной химической очистке. Препараты тонкой химической очистки можно условно разделить на 3 большие группы.

    К первой группе относятся препараты коррекции азотного цикла (нитратфиксирующие препараты). В упрощенном виде азотный цикл выглядит так: белковые соединения (мочевина) превращаются в аммиак, далее аммиак под действием азотфиксирующих бактерий превращается в нитритсодержащие соединения (нитриты), затем под действием других азотфиксирующих бактерий (в первом случае это Nitrosamonas, во втором Nitrobacter, в обоих случаях принимают участие Nitrospira) превращается в нитраты. Затем под действием денитрифицирующих бактерий нитраты распадаются до газообразного азота и воды. Главная сложность в очищении аквариума от нитратов заключается в том, что реакции денитрификации идут в анаэробной среде, то есть без участия кислорода. Таким образом, денитрификация в норме может идти только в участках грунта глубокого залегания. Организация таких участков в аквариуме затруднена, к тому же рискована, т.к. побочным продуктом реакции денитрификации является сероводород, крайне ядовитый для аквариумной фауны. Решением является использование ионообменных смол направленного действия, таких, как API Nitra-Zorb.
    Картриджи ионообменных смол, в отличие от стандартных катионит-анионитных, взаимодействуют только с ограниченным спектром химических соединений, в данном случае нитратов, что существенно продлевает срок их службы.
    Список известных фирм, выпускающих ионообменные смолы коррекции азотного цикла: API, Deltec, Boyd Enterpises, Tropic Marin.

    Ко второй группе относятся фосфатфиксирующие и силикатфиксирующие смолы.
    Значительную опасность для содержания аквариума представляет наличие в воде фосфатсодержащих веществ (фосфатов) и силикатсодержащих веществ (силикатов). Особенно критичным этот фактор становится при содержании морской фауны. Избыточное содержание фосфатов ведет к вспышкам роста примитивных водорослей, как следствию – "цветение" воды, образованию на стенках грязного налета. При повышении содержания фосфатов выше 1 мг/л, возникает угроза фосфатного отравления, что приводит к угнетению роста коралловых колоний, потери окраски и аппетита у рыб.
    При повышении концентрации фосфатов выше 3 мг/л возникает так называемый фосфатный шок, ведущий к гибели населения аквариума.
    Эффективно бороться с такой угрозой позволяют фосфатфиксирующие ионообменные смолы, такие, как API Phos-Zorb.
    В технологии производства фосфатфиксирующих смол есть один важный аспект: Фосфатсорбенты производятся либо на основе алюминия (Al) либо на основе железа (Fe). Эффективность выше во втором случае, однако в результате ионообменных реакций в воду попадают ионы железа, что неприемлемо для морского аквариума. Поэтому железосодержащие фосфатадсорберы используют только при критических концентрациях фосфатов в морском аквариуме, то есть в ситуациях, когда требуется быстрое, почти моментальное снижение их концентрации. Картридж необходимо удалить до того момента, как в воду начнут поступать ионы железа. Железосодержащие фосфатадсорберы чаще используют в пресноводных аквариумах, для которых повышение концентрации растворенного железа не является значимым фактором.
    Аллюминийсодержащие фосфатадсорберы могут применяться в любом аквариуме в полном объеме. Однако скорость снижения содержания фосфатов при этом не превышает 1 мг/л в месяц.
    Следует также отметить, что железосодержащие фосфатадсорберы снижают содержание силикатов (соединений кремния) в воде. Избыточные (отличные от нуля) концентрации силикатов приводят к вспышкам роста низших водорослей, что ведет как к ухудшению внешнего вида аквариума, так и подавлению роста коралловых колоний из-за распространения водорослевых обрастаний и конкурентной борьбы с коралловыми колониями.
    Список фирм, производящих фосфат- и силикатадсорберы: Aquamedic, Deltec, Boyd Enterprises, Tunze.

    К третьей группе относятся комплексные ионообменные смолы. На данный момент на российском рынке они представлены эксклюзивно продукцией компании Boyd Enterprises.
    Запатентованная формула данного продукта позволяет снижать до нуля все фокусные вещества, актуальные для химической очистки аквариума: аммиак, аммоний, нитриты, нитраты, фосфаты, силикаты, хлор.
    Относительным недостатком данного продукта является лишь цена. Применение его в бюджетных аквариумах вряд ли целесообразно. С другой стороны, применение данного препарата позволяет автоматизировать процесс химической очистки любого аквариума.

Препараты для перевозки аквариумной фауны

    В рамках данной статьи нельзя не упомянуть еще одну группу препаратов – блокаторы аммиака. Данные препараты напрямую не участвуют в очистке аквариума, однако критически важны в аварийных ситуациях, а также при перевозке рыбы.
    Главной фактором действия данных препаратов является моментальное связывание аммиака/аммония. Эти вещества максимально токсичны, в концентрациях менее 0.5 мг/л способны привести к отравлению рыбы, в концентрациях более 1.5 мг/л – к токсическому шоку и моментальной смерти. В норме аммиак/аммоний обезвреживается азотфиксирующими бактериями, однако такая ситуация невозможна при перевозке рыбы (биофильтр в ограниченной емкости за ограниченное время не успевает запуститься) или при факте мора (эпидемии у животных эпизоотии), т.к. в этом случае аммиака в воду попадает больше, чем способен зафиксировать биофильтр. В этом случае применение фиксаторов аммиака оправдано. Следует понимать, что данные препараты связывают аммиак, а не нейтрализуют (удаляют) его. Следовательно, через некоторое время концентрация аммиака в аквариуме вновь возрастет. В связи с этим, после применения данного препарата, необходима большая подмена воды, смена угольных картриджей, применение ионообменных смол, или аналогичные мероприятия. Плюсом является практически мгновенное действие данной группы препаратов. Концентрация аммиака около 1-1.5 мг/л после применения препарата в течение 15-20 минут опускается до 0.00-0.025 мг/л.

    С.Юрченко

    Материал проиллюстрирован фотографиями.

 Подробнее>>

Новости, интересные факты
ихтиологии и аквариумистики

Загрязнение запускает механизмы генетической устойчивости у прибрежных рыб

    В течение 30 лет два завода, принадлежащие General Electric, спустили в реку Гудзон в Нью Йорке около 600 тонн полихлорированных дифенилов (ПХД) (polychlorinated biphenyls, PCBs), в результате чего местные популяции рыб были практически уничтожены. Спустя 50 лет выяснилось, что один вид рыб, Microgadus tomcod из семейства тресковых, не только выжил в условиях загрязнения, но и вполне процветает в водах Гудзона, казалось бы, враждебных всему живому.

    Исследователи из Океанографического института в Вудс Холе (Woods Hole) в сотрудничестве с коллегами из Нью-Йоркского университета показали, что вид трески, обитающий в реке Гудзон, претерпел быстрые эволюционные изменения, которые обеспечили генетическую устойчивость рыб к ПХД. Такого рода реакции продемонстрированы ранее у насекомых при развитии устойчивости к инсектицидам и у бактерий – к антибиотикам. "Это первый пример проявления генетической устойчивости у позвоночных, – отметил лидер исследования д-р Исаак Виргин из Департамента экологической медицины Нью-Йоркского университета. – Интересно, что эти моментальные с эволюционной точки зрения изменения осуществились в результате модификации гена всего лишь одного рецептора".
    "Это исследование демонстрирует, каким образом естественный отбор, осуществляющийся в течение очень короткого промежутка времени, изменяет характеристики популяции, – замечают авторы статьи, научные сотрудники Океанографического института в Вудс Холе, Марк Хан и Диана Франков. – Это пример того, как деятельность человека может управлять эволюцией с помощью введения стрессовых факторов в окружающую среду". Наблюдая за способностью рыб реагировать на загрязняющие вещества, исследователи обнаружили, что основные изменения произошли в гене рецептора под названием AHR2, который играет важную роль в модуляции токсичности на ранних этапах жизни рыбы и может контролировать чувствительность организма к ПХБ. В последние 16 лет д-р Хан, изучая популяции различных видов рыб в устье реки Акушнет недалеко от города Нью-Бедфорд (штат Массачусетс), показал, что этот же ген участвует в контроле реакции на ПХД у нескольких других видов рыб.
    У трески M. tomcod из реки Гудзон, по-видимому, отсутствуют две из 1104 аминокислот, входящих в состав белка AHR2, в результате чего рецептор слабее связывается с ПХД, что приводит к потере чувствительности трески к этому веществу. Таким образом, загрязнение не влияет на гудзоновскую популяцию трески M. tomcod, в отличие от других географических популяций этого вида. Хотя это вполне благоприятная адаптация для трески, однако она сулит опасность для хищных видов рыб и даже для людей. M. tomcod хорошо себя чувствует и выглядит вполне нормально, однако при этом продолжает накапливать ПХД и передать яд по пищевым цепям", – говорит д-р Хан. Икра этой трески и зимой и летом является основным компонентом диеты полосатого окуня и других промысловых рыб. Это может приводить к передаче загрязняющих веществ по пищевым цепям вплоть до человека. Кроме того, генетические изменения рыб могут сделать их более чувствительными к другим вещам: например, эти генетические изменения влияют на способность рыб расщеплять такие вредные химические вещества, как ПАУ (полициклические ароматические углеводороды). Д-р Хан считает, что рыбы M. tomcod из реки Гудзон могут быть более восприимчивы к ПАУ, потому что не в состоянии нормально расщеплять эти соединения. Также рецепторы AHR2 участвуют в нормальном развитии, и генетические изменения могут привести к изменению здоровья рыбы. "Таким образом, за благоприятную адаптацию может последовать "эволюционная расплата", – говорит д-р Хан. – Мы пока точно не знаем, в чем она будет состоять, но это необходимо учитывать". Треска M. tomcod из Гудзона претерпела эволюционные изменения, произошедшие в течение 50-100 лет с момента выпуска этих загрязнителей. "Любые эволюционные изменения, происходящие так стремительно – не очень хорошая вещь", – считает д-р Виргин. По иронии судьбы, недавно начатая очистка реки Гудзон от ПХД не сулит ничего хорошего для местной трески. "Эволюционная расплата за наличие альтернативного AHR2 рецептора состоит в том, что отсутствие токсичных веществ, которые вызвали изменение рецептора, поставит популяцию в невыгодное положение. Если реку вычистят, нужно будет опять адаптироваться к более чистой среде", – говорит д-р Виргин.

    Материал проиллюстрирован фотографией.

 Подробнее>>

Впервые секвенирован геном водоросли, вызывающей цветение воды в эстуариях рек

    Водоросли играют ключевую роль в природном круговороте углерода, так как аккумулируют значительное количество этого элемента. Некоторые виды водорослей демонстрируют феномен "цветения". Они становятся настолько многочисленными, что изменяют цвет прибрежных вод в районах эстуариев рек, снижая таким образом количества света и кислорода, доступных экосистеме. Для этого явления, ранее известного как "красный прилив" (red tide), два десятилетия назад был введен новый термин "вредоносное цветение водорослей (ВЦВ)" (harmful algal blooms, HAB). Необходимость нового термина связана с тем, что накопление биомассы водорослей, окрашивающих океан в коричневый или зеленый цвета, может быть губительным для экосистемы, в то время как красное цветение воды зачастую безвредно.

    В журнале "Доклады Американской национальной академии наук" недавно опубликован первый полный аннотированный геном водоросли Aureococcus anophagefferens, вызывающей вредоносное цветение воды. На первый взгляд, крошечные одноклеточные водоросли, составляющие морской фитопланктон, кажутся безобидными (50 таких клеток, уложенных в ряд, едва составляют ширину человеческого волоса). "Эти фотосинтетические организмы играют значительную роль в круговороте углерода, особенно в прибрежных экосистемах эстуариев рек. В частности, они в состоянии разлагать органические соединения углерода, – отметил первый автор статьи, Кристофер Гоблер из Stony Brook University. – В период цветения, в литре воды содержится порядка миллиарда клеток, что составляет миллиграммы углерода на литр, а это значительно выше, чем обычно содержится в прибрежных экосистемах". С помощью секвенирования генома этого организма ученые смогли подобраться к пониманию механизмов, лежащих в основе способности Aureococcus захватывать СО₂, выживать в изменяющихся условиях прибрежной зоны, использовать селен для синтеза белков и значительно обгонять своих конкурентов в скорости роста.
    Геном Aureococcus, состоящий из 56 миллионов пар нуклеотидов, был секвенирован из культуры образца, собранного у берегов Лонг-Айленда, штат Нью-Йорк – одной из областей, наиболее пострадавших от этой микроскопической водоросли, которая впервые была зарегистрирована 25 лет назад на восточном побережье Соединенных Штатов. Когда миллиарды клеток Aureococcus собираются вместе, они вытесняют другие водоросли, входящие в состав фитопланктона, нарушая, таким образом, пищевые цепи морских экосистем. Они также отрицательно влияют на промышленную добычу моллюсков. Экономические потери от ВЦВ в Соединенных Штатах в течение последнего десятилетия были оценены в один миллиард долларов.
    Известная научная группа из Объединенного института геномных исследований Департамента энергетикм США (U.S. Department of Energy Joint Genome Institute), которая десять лет назад подготовила публикации по проекту генома человека, и которая участвует в данном исследовании, является пионером в изучении геномики морских водорослей. "До Aureococcus нами был прочитан геном первых диатомовых водорослей, Ostreococcus, и цианобактерий", – сказал лидер группы и главный автор публикации, Игорь Григорьев. По сравнению с другими видами фитопланктона, населяющими те же местообитания, Aureococcus превосходит эти виды по скорости роста и демонстрирует такие особенности генома, которые обеспечивают преимущества использования разнообразных питательных веществ, а также жизни в условиях пониженной освещенности. Кроме того, геном Aureococcus кодирует наибольшее число селенопротеинов (т.е. клетки водоросли используют элемент селен для построения белков, участвующих в основных клеточных функциях) из всех известных организмов.
    Д-р Гоблер объясняет, каким образом Aureococcus вытесняет другие виды фитопланктона, обитающие в прибрежных водах: "Когда мы посмотрели на прибрежные экосистемы, где "цветет" Aureococcus, мы обнаружили, что вода в этих зонах обогащена органическими веществами и тяжелыми металлами, и она очень мутная. Анализ генома Aureococcus показал, что он обогащен генами, которые позволяют воспользоваться этими условиями". Такое точное согласование между генами и экосистемой, в которой обитает и размножается Aureococcus, оказалось настоящим сюрпризом. Например, эта фотосинтетическая микроводоросль хорошо адаптирована к низкой освещенности, и может выживать в течение длительного времени при отсутствии света. Геномные исследования показали, что в состав генома Aureococcus входит 62 гена, ответственных за улавливание света, в то время как в геноме других водорослей из той же экосистемы таких генов не более двух десятков.
    Дон Андерсон, старший научный сотрудник Океанографического института в Вудс Холе (Woods Hole, штат Массачусетс), изучавший феномен ВЦВ в течение многих десятилетий, и неутомимый пропагандист научно-исследовательских работ в этой области, сказал: "Я думаю, что эта статья многое объясняет. На протяжении десятилетий ученые пытались понять, почему эта водоросль "зацветает", какие условия стимулируют ее цветение, почему она так успешно доминирует над конкурирующими видами. Мы получили ответы на многие вопросы на основе анализа генов, хотя необходимы и другие подходы, которые учитывают океанографические и химических данные, которые позволят подтвердить выводы геномного подхода. Данное исследование – большой шаг вперед; оно раскрывает значительные возможности для научного сообщества. Даже если Aureococcus существенно отличается от других видов водорослей, знание генома Aureococcus и подходов к его изучению поможет нам провести подобное исследование с другими видами, вызывающими ВЦВ".
    Д-р Гоблер говорит, что данная работа стимулирует исследования по изучению генов, которые кодируют "светособирающие" белки: "Мы знаем, что когда водоросли "зацветают", количество света, проникающего через воду, постепенно уменьшается, так как вода становится более мутной. Происходит ли при этом экспрессия "светособирающие" генов? Как изменяется состав синтезируемых белков? Это вопросы для дальнейших исследований".
    Д-р Григорьев также отметил, что междисциплинарный подход, объединяющий секвенирование генома с другими методами, позволяет исследователям подойти к созданию и изучению новой области знания – эко-геномики, науки, тесно связанной с биогеохимией, в развитии которой Департамент энергетики США, финансирующий данное исследование, особенно заинтересован. Сравнение физико-химических параметров экосистемы с геномным потенциалом ее обитателей позволяет следить за изменениями в окружающей среде. Феномен ВЦВ выявлен относительно недавно. По-видимому, это явление связано с ростом популяции людей, живущих вдоль береговой линии, которые создали условия для процветания Aureococcus, вида, являющегося в настоящее время угрозой для прибрежных экосистем. С другой стороны, массовое цветение водорослей может уменьшать содержание двуокиси углерода в атмосфере, оказывая положительное влияние на окружающую среду. Теоретически, используя эко-генетический подход, мы можем приступить к созданию сбалансированной модели экосистемы.
    Д-р Гоблер считает, что настоящая работа имеет прогностическое значение и даже позволяет предложить способы управления ходом событий: "Теперь мы знаем, что этот организм генетически предрасположен использовать определенные характеристики прибрежных экосистем. Мы также знаем, что эти характеристики возникли из-за деятельности человека. Например, поскольку Aureococcus генетически предрасположен к процветанию в условиях повышенного содержания органических веществ, то, продолжая увеличивать их выброс в прибрежные воды, мы будем благоприятствовать дальнейшему появлению "коричневых приливов".

    Материал проиллюстрирован фотографией.

 Подробнее>>