Доступность газов для водных обитателей
В то время как человек использует только от 1% до 2% поглощенного при дыхании кислорода, рыбам для этого необходимо от 20% до 40%.
При этом они, конечно, достигают высокой эффективности: рыбы используют от 60% до 80% кислорода, человек только примерно 20%. Насыщаемость воды кислородом убывает с повышением температуры воды, а активность дыхания животных и потребление кислорода, наоборот, возрастает из-за биологических процессов метаболизма. В качестве контрольной цифры можно принять, что потребление кислорода удваивается при повышении температуры на 10 °С. Итак, с ростом температуры повышается потребность живых существ в кислороде, в то время как содержание кислорода падает. Это вызывает необходимость в адекватном обеспечении кислородом обитателей в наших аквариумах. Важно также знать, что маленькие рыбы, которых мы преимущественно держим в аквариумах, нуждаются для основного обмена веществ в кислороде больше, чем более крупные. Это иллюстрирует вышеуказанная таблица. Маленький самец гуппи расходует по отношению к массе тела немного больше кислорода, чем кролик, и в 5 раз больше, чем карп. Кислород и углекислый газ (CO2) конкурируют при дыхании. Чем выше содержание двуокиси углерода в воде, тем выше потребность в кислороде у живых существ. Однако скорость диффузии двуокиси углерода в 30 раз выше по сравнению с кислородом, и в спокойной воде CO2 относительно быстро удаляется из организма рыбы.
Если содержание кислорода в воде падает ниже критического значения, то некоторые разновидности рыб переходят на такой вид дыхания, при котором они дышат не жабрами, а захватывают воздух с поверхности воды. Так как это происходит с перерывами и кратковременно, рыба должна возвращаться постоянно к поверхности. Хорошо, что только короткое время рыбы дышат таким образом. И понятно, что ограниченное дыхание приводит к снижению жизненной активности, как это поясняет верхний рисунок. На границе минимальной потребности в кислороде рыба нуждается во всем имеющемся в распоряжении кислороде для того, чтобы поддерживать базовые функции жизни. В этом случае активность рыб ограничена. С повышением содержания кислорода возрастает общая активность рыбы, даже если она все еще меньше оптимума и остается ограниченной. Если только в наличии имеется действительно достаточное количество кислорода, рыба развивает полную жизненную активность. Из этого не следует, что повышение содержания кислорода будет поступательно увеличивать активность животных. Если концентрация этого газа превысит границу насыщения, то вследствие газовой эмболии может привести к значительному ущербу вплоть до гибели рыбы. В природе животные стремятся быстро покинуть области с неудовлетворительным содержанием кислорода. Если это невозможно, рыба испытывает стрессовое состояние, которое в свою очередь приводит к повышенной потребности в кислороде и ухудшает ситуацию для животных. Приемлемые предельные концентрации кислорода для каждого вида рыб различны и могут сильно отличаться друг от друга. В то время как угри при температуре воды 17 °C довольствуются содержанием кислорода 1 мг/л, радужная форель при такой же температуре нуждается примерно от 2,4 до 3,7 мг/л.
При более высоких температурах активизируется весь обмен веществ и, таким образом, повышается потребность в кислороде для всех животных.
Абсолютная растворимость газов существенно отличается от растворимости газов в естественных условиях, когда есть обмен с воздухом. Таким образом, все газы могут создавать более высокие концентрации в растворах, если отсутствует свободный обмен с воздухом. Сравните таблицу внизу с таблицей на стр. 25 внизу. Двуокись углерода может поглощаться водой в значительно большем количестве, чем кислород или азот. В то время как при свободном обмене воды с воздухом содержание CO2 составляет только 1/10 от содержания кислорода, при контролируемых условиях при 20 °C может раствориться до 1700 мг, т.е. 37-кратное количество кислорода. Такие условия в природе встречаются редко, например, в минеральных колодцах, которые показывают крайне высокие значения растворимого CO2. Эффект абсолютной высокой растворимости газов можно использовать, разумеется, с помощью технических средств, например, в соответствующих реакторах для углекислого газа, кислорода и озона (см. «Природные и технические газы» стр. 101). Степень поглощения газов водой изменяется также в зависимости от температуры. С повышением температуры растворимость газов сильно снижается. Нежелательные газы – сероводород и метан – попадают в воду вследствие биологических процессов, происходящих в грунте. В зависимости от того, насколько часто вода обновляется в аквариуме, они могут концентрироваться у грунта и достигать токсичных концентраций. Образование этих газов происходит всегда только в анаэробных условиях.
При наличии кислорода эти газы не образуются или накапливаются в небольших количествах.
|
|
|
|
