Одна из лучших отечественных книг про водные растения

Часть 1. Разговор на берегу

Кто виноват?

Первым человеком, виноватым в моем интересе к водным растениям, была учительница биологии Александра Леонтьевна. Она подарила мне маленький кустик валлиснерии. Я положил в литровую банку песок, посадил кустик и залил водой из пруда. В воде оказались рачки-циклопы, улитки и даже личинка поденки. Сначала я воспринимал этот маленький подводный мирок в целом, любовался жизнью в крохотном аквариуме. Но однажды, когда валлиснерия уже выпустила несколько зеленых лентовидных листьев, меня вдруг поразило это чудо. Откуда взялись листья? Их можно было пощупать – они были плотные, упругие. Их можно было бы и взвесить – немного, но что-то они ведь весили. Можно было высушить эти листья, удалив из них воду, они все равно реально существовали бы.

Вот из верхушки короткого стебля валлиснерии, в середине розетки из листьев, появляется зазубренный кончик нового. И начинает расти и расти, пока не вырастет длинная зеленая лента. А за этим листом идет следующий, потом еще один... Со временем около корневой шейки куста появилась почка, а потом пополз по песку побег – столон, почка на его конце увеличилась, выпустила пару крохотных листочков, закрепилась на песке корешками. Новый куст начал выбрасывать листья-ленты, а около корневой шейки у него тоже образовалась почка, потом столон, а от него – новый побег. К весне небольшая банка была забита кустами валлиснерии. Откуда взялась эта масса? Песок на месте, уровень воды, если банку держать закрытой, тоже только чуть-чуть понизился из-за испарения, а зеленая масса все нарастает и нарастает. Разве это не чудо – из ничего образовалась масса весомой зелени!

С детства, и на всю жизнь, я очутился в плену такого, казавшегося мне таинственным превращения зеленым растением лучей Солнца в живую материю.

Много лет спустя, когда я увлекся аквариумами, работы становилось почему-то все больше, а на аквариумы времени оставалось все меньше. "У меня тоже не хватает времени для ухода за рыбками, – сказал однажды мой друг А.В.Панков. – Но я не горюю, главными в моих аквариумах являются водные растения и они мне доставляют массу радости". Вскоре и в моих аквариумах растения стали преобладать. В то время рыбы считались основными обитателями комнатных водоемов, а растения воспринимались как фон для раб, как элемент декоративного оформления аквариума. Вместе с А.В.Панковым в 1955 – 1956гг. на двух ленинградских выставках аквариумов мы впервые показали экспозиции водных растений без рыб. К удивлению нашему, у этих стендов останавливалось не меньше посетителей, чем возле аквариумов с самыми диковинными рыбами.

В те же годы и в Москве появились любители водных растений – А.В.Короткевич, В.С.Комаров, Б.С.Носков. Самую красивую экспозицию разных видов криптокорин я видел у В.С.Жданова, автора книги "Аквариумные растения" (1981): в длинных невысоких аквариумах, расставленных перпендикулярно к окну вдоль стены комнаты, густые заросли самых разнообразных растений, листья которых сверкали всеми красками – от серебристо-розовой и светло-зеленой до винно-красной и коричнево-черной.

Интересы любителя развиваются в трех направлениях – он совершенствует свои знания, обогащает свою коллекцию и стремится быть полезным другим людям или учреждениям.

С глубокой благодарностью вспоминаю я своих учителей – заведующую семенной лабораторией Ленинградского ботанического сада АН СССР О.А.Пидотти, ботаника В.И.Вислоух и доктора биологических наук С.Г.Саакова, они ввели меня в мир ботанической научной литературы, научили относиться к растениям не как к элементам любительской коллекции, а как к объектам ботанического, научного изучения. Большую помощь в формировании фонда видов водных растений в СССР оказали и другие садоводы. Когда в Ботанический сад стали поступать зарубежные посылки с новыми видами растений, их бережно распаковывали и рассаживали в подходящих условиях садоводы В.И.Галахова и Н.Н.Арнаутов. Но прежде чем выписывать эти посылки, надо было учесть, что же есть в садах и аквариумах любителей.

К середине 50-х годов удалось собрать уже небольшую коллекцию тропических и субтропических видов водных растений. Собирали у любителей, в ботанических садах Москвы, Риги, Киева, Сухуми. Невелик был этот фонд – один вид сагиттарии, два вида – валлиснерии, три – элодеи... Из эвакуации привез А.В.Панков единственный в СССР в то время вид апоногетона, блокаду перенесли и уцелели у ленинградских любителей аквариума два вида криптокорины, а в Ботаническом саду удалось сохранить знаменитую увирандру. Всего набралось (без нимфейных) 46 видов. Незначительны были и пополнения коллекции растениями из других стран – кто-то случайно привез из ЧССР гигрофилу, кто-то – из ГДР два вида эхинодоруса. Надо было браться за пополнение фондов водных растений. С помощью О.А.Пидотти и В.И.Вислоух было налажено поступление семян из зарубежных ботанических садов в Ботанический институт АН СССР. Однако семена водных растений в каталогах зарубежных садов упоминались не часто. Да и заказанных порой не присылали. А случались и анекдотические ситуации: семена заказанного вида апоногетона порой оказывались семенами эхинодоруса или алисмы. Обмен семенами тоже мало пополнял фонды водных растений. Надо было искать другие пути.

Ботанических садов в мире много. Тем не менее полных коллекций водных растений в них встречается мало.

Традиционным в ботанических садах является содержание водных растений в бассейнах, эта традиция сложилась еще в прошлые столетия. Ухаживать за аквариумами в оранжереях значительно сложнее, чем за бассейнами. Великолепно и тщательно продуманной показалась мне экспозиция водных растений в ботаническом саду Галле (ГДР), созданная доктором Г.Мюльбергом. В оранжерее три ряда стеллажей. В первый ряд составлены аквариумы метровой высоты; прозрачна у них лишь смотровая стенка, свет падает сверху; водные растения расположены на глубине. Во втором ряду устроен небольшой ручеек с заводями и запрудами – здесь растут те же виды водных растений в полупогруженном положении. Третий ряд стеллажей занимают эти же виды растений в плошках без воды. Между рядами – два прохода. В любой точке прохода посетитель может видеть одно растение в трех разных экологических условиях – в водной среде, наполовину в воздушной среде и вообще без воды, – может видеть изменения формы и размера листьев, характера стебля и структуры всего растения в зависимости от условий. Иные растения меняются весьма причудливо, и порой с трудом веришь, что перед тобой один и тот же вид.

В ботанических садах нашей страны долгое время не было полной коллекции видов водных растений: – у любителей же аквариума видовой фонд (за исключением видов и садовых разновидностей нимфейных) был значительно богаче. И на коллекционерах водных растений лежала огромная ответственность – сохранить этот фонд. Теперь с большим удовлетворением можно отметить, что в Ленинградском ботаническом саду ЛГУ имени А.А.Жданова и в Главном ботаническом саду АН СССР в Москве созданы две уникальные, наиболее полные коллекции оранжерейно-аквариумных водных растений из тропиков и субтропиков планеты. Эти коллекции – достояние всех любителей природы в нашей стране, и долг каждого коллекционера водных растений их пополнять.

Но что значит "наиболее полные"? "Все" собрать, конечно, очень трудно и вряд ли нужно это делать. Кроме того, часто невозможно даже предсказать, где и когда можно обнаружить давно описанное растение, перешедшее в водную среду. Сколько в мире разнообразных орхидей! Все они – обитатели воздушной среды; а вот один вид во Флориде и несколько в Африке приспособились жить в воде. Кринумы тоже не очень влаголюбивые растения, а все же в разных областях планеты несколько видов этого рода "нырнуло" на метровую глубину в водоемы.

Сегодня в ботанических садах и у коллекционеров водных растений СССР культивируется примерно 300 видов водных растений. Как же удалось собрать такое число видов? Большую помощь в сборе их оказало международное сотрудничество гидроботаников и фирм, занимающихся сбором и продажей водных растений. К этим фирмам и непосредственно к зарубежным ботаникам пришлось обратиться по рекомендации ученых Ботанического института АН СССР. В создании советского фонда видов водной растительности тропиков охотно приняли участие коллеги из ГДР – Г.Мюльберг и Г.Барт, из ЧССР – И.Стодола и К.Ратай, из ФРГ – Г.Шмидт, А.Бласс, Г.Брюннер, из Швеции – Г.Пинтер, из Голландии – Х.В.Е. ван Бругген, из США – Г.Аксельрод и А.Гринберг, из Бразилии – А.Блеер. Наблюдения за присланными ими растениями, их письма, оттиски статей, их книги, встречи и беседы с ними помогли мне в создании книги, которую вы сейчас держите в руках.

О некоторых современных книгах, посвященных водным растениям, уже признанных классическими, я немного расскажу.

Фундаментальной работой является двухтомник Ф.Гесснера "Гидроботаника" (1955, 1959), изданный в ГДР Автор глубоко и основательно исследует анатомию, физиологию, экологию морских и пресноводных растений. Биологические зоны и характерные сообщества этих растений Ф.Гесснер собирался дать в третьем томе, но пока этот том не вышел из печати. Наиболее полно описаны виды всех растений в многотомном труде А.Энглера "Мир растений". (Это многотомное издание выходило с 1900 по 1920г.) Фундаментальной сводкой видов водных растений является работа А.Вендта "Аквариумные растения в словах и изображениях", включающая 17 томов (1952 – 1958). К этой капитальной работе специалисту по водным растениям часто приходится прибегать. В Англии (1966), а затем в ФРГ (1967) вышло в свет "Руководство по аквариумным растениям" Колина Рое, специалиста Королевского ботанического сада в Кью. В Голландии была издана книга крупного ботаника профессора Х.Ц.Д. де Вита "Аквариумные растения" (1966). Для переиздания своей книги в ФРГ (1971) Х.Ц.Д. де Вит капитально переработал раздел о криптокоринах, и это теперь основной труд о видах данного рода. Голландский ботаник Х.В.Е. ван Бругген выпустил (1968 – 1969) столь же капитальную работу о семействе апоногетоновых – она тоже состоит из нескольких томов. Такую же работу, посвященную эхинодорусам, опубликовал в ЧССР К.Ратай (1975). Книги гамбургского ботаника Г.Брюннера широко известны и гидроботаникам, и аквариумистам многих стран, они и изданы во многих странах. Шведское издание (1969) Г.Брюннера удостоено премии "Большой Оскар". Доктор Г.Мюльберг из Галле (ГДР) выпустил в свет большую монографию, которая так и называется "Большая книга водных растений" (1980), а кроме того, дал описание аквариумных растений во втором томе популярного труда Г.Штербы "Аквариумоводство" (1978). Чешский ученый И.Стодола издал в США "Энциклопедию водных растений" (1967).

Можно было бы продолжить список книг о водных растениях, но, думаю, читателю и так ясно: это направление ботаники быстро развивается в наше время. Более оперативные сведения содержатся либо в журналах, либо в специальных бюллетенях. Так, в ГДР оперативно выпускается "Информация о водных растениях" – небольшой красочно оформленный бюллетень, который уже не один год ведут ботаники Г.Шопфель и И.Хертель. Такие же издания есть и в ряде других стран, например "Планта" в ФРГ.

В золотой фонд работ об отечественной гидрофлоре вошли труды В.Л.Комарова, Б.А.Федченко, А.Ф.Флерова, С.П.Аржанова, Н.Ф.Золотницкого, Ю.В.Рычина и многих других. На этом фундаменте сформировались современные советские гидроботаники. В 1977г. в Киеве успешно прошла представительная I Всесоюзная конференция по теме "Высшие водные и прибрежно-водные растения".

Растения, люди, книги. Русские, советские, зарубежные гидроботаники; международные контакты, сотрудничество специалистов; обмен книгами, информацией, гербарными и живыми растениями, семенами; встречи на симпозиумах, конференциях, беседы и споры далеко за полночь... Огромная армия специалистов изучает водные растения, пытается раскрыть их тайны.

Подводная химическая лаборатория

Растения – это удивительная химическая лаборатория, из неживой природы создающая живую природу, или, как говорят ученые, биомассу. Двигателем, запускающим в ход все процессы в этой лаборатории, является свет нашей звезды – Солнца, Лаборатория преобразования под влиянием света создает первичную живую материю, а все остальное живое на нашей планете существует за счет потребления этой материи. К.А.Тимирязев с полным основанием говорил о космической роли зеленых растений. Не являются исключением и растения пресных вод.

Падающая на поверхность воды лучистая энергия Солнца далеко не вся уходит в воду, часть ее отражается поверхностью воды. Солнечные лучи разной длины волн по-разному проникают в воду. Глубже проникают лучи зелено-голубой части спектра. Да и вода ведь разная – в одних водоемах мутноватая, в других прозрачная; в водоемах с прозрачной водой растения могут развиваться на большей глубине. Тем не менее все

"...подводные растенья

К.Д.Бальмонт несколько преувеличивает непритязательность растений, говоря об "угрюмой темноте";

какой-то свет пробивается и до дна водоема; и вода кругом не столь уж холодна для растений. При 10 – 12° С водные растения в умеренных широтах начинают быстро расти, если освещенность хорошая, а в тропических водах температура не бывает ниже 15 – 18° С. Оптимальной для водных растений всех широт является температура воды 20 – 25° С. Лишь отдельные тропические виды (например, барклайя) мерзнут при охлаждении воды до 22° С, да несколько видов, живущих в водопадах и на горных стремнинах, не переносят "перегрева" выше 20° С. Некоторые эхинодорусы благополучно растут в воде, прогретой до 38° С.

К свету же тянутся все. Но по-разному. У одних видов сначала тянутся к поверхности первичные листья, у других – все растение. Так, стрелолист, например, выбрасывает лентовидные первичные листья вверх, кончики их, достигнув границы воздуха и воды, обсыхают, плавают на поверхности воды. Это сигнал для появления листьев второго поколения – плавающих: овальных, эллипсовидных. При этом укрепляются механические ткани черешков, становится плотной кожица листьев с устьицами. И вот уже образовались стоячие листики-ложки. Форма их постепенно меняется, пока не появятся обычные надводные листья-стрелы.

Впрочем, не у всех стрелолистов такая судьба. Так, если в реке сильное течение, растения иногда не могут нормально развиваться и кусты так и остаются с первичными листьями-лентами, стелющимися у поверхности, но не обсыхающими. Из проток дельты Невы можно извлечь подобные кусты длиной более 1 м.

Кувшинки дают несколько первичных подводных листьев – тонких, ярко-зеленых или красноватых, с волнистыми краями, – а потом высылают к поверхности на длинном черешке лист-разведчик. Если он благополучно достигает воздушной среды и яркого солнца, за ним следуют другие, уже только плавающие листья с кожистой поверхностью и устьицами на верхней стороне. Но бывает, что результаты разведки неблагоприятны: лист-разведчик угодил под корягу либо сильное течение не дает ему обсохнуть, тогда растение продолжает выпускать подводные листья и лишь спустя какое-то время вновь высылает "разведчика". По такой схеме развиваются виды, обитающие в стоячей или медленно текущей воде, например, тропические апоногетоны; растения в быстрых водах вообще не образуют обсыхающих плотных листьев. Неохотно появляются плавающие листья у тропической кувшинки, вид которой до сих пор не определен; Г.Мюльберг (1980) называет ее "нимфея лотус" (зеленые или красные листья ее усыпаны яркими вишневыми пятнами).

Есть много и других способов, с помощью которых водные растения "бегут" из глубины к свету. Хотя в большинстве своем все гидрофиты – теневые растения, для них всех характерно вытягивание всего растения к источнику света. Чем больше не хватает им света тем больше вытягиваются они, теряя обычные пропорции и форму.

Изменение формы водных растений хорошо видно в аквариумах, освещаемых только искусственным источником света. При малой мощности лампы растения вытягиваются, при сильном освещении их как бы "прибивает", придавливает к грунту. Играет роль и спектр источников света: преобладание красно-желтых лучей и недостаток синих и фиолетовых лучей ведут к вытягиванию (особенно в сочетании с недостаточной освещенностью), сдвиг в сторону синей части спектра и недостаток красно-желтых лучей затормаживают рост растений. Это надо знать при выборе источника искусственного освещения. Обычно аквариумы освещают либо лампами накаливания (сдвиг в красно-желтую сторону), либо люминесцентными трубками. Последние имеют разную маркировку в зависимости от того, какое вещество является наполнителем в трубке лампы. Так, лампы ЛД и ЛДЦ не годятся (преобладают сине-фиолетовые лучи), лампы ЛБ, ЛТБ значительно лучше, но есть растения, которые и этими лампами остаются "недовольны". Наилучшим является сочетание лампы накаливания и люминесцентных ЛБ и ЛТБ – их одновременный свет ближе всего к солнечному свету.

Кстати, порой задают вопрос: "Где размещать светильники – над аквариумом или сбоку от него?" Конечно, сверху – это естественное положение. Отделять лампу от воды стеклом не следует, лучше сделать плафон для лампы, плотно закрывающий аквариум. Свет от такого плафона падает на растения, на стенки аквариума и отражается от стенок внутрь, как от зеркал, – растения как бы купаются в свете, хотя свет сверху явно преобладает.

Остается выяснить, какой должна быть интенсивность освещения. Нередко любители водных растений, пытаясь создать в своих аквариумах подводный сад, проявляют .поразительную наивность. Читать вполне можно и при освещенности 25 – 30 лк. Известно, что на Суматре в нижнем ярусе тропических дождевых лесов освещенность составляет 1/200 и даже 1/500 долю прямой солнечной радиации. Но для нормального развития водных растений такого освещения совершенно недостаточно. Если освещенность открытого водоема летом в умеренных широтах (солнце в зените) составляет 100000 – 120000 лк, а в тропиках в зависимости от степени затененности 40 – 70000 лк, то тень, в которой растут самые теневые растения, составит 10000лк1. В аквариуме, освещенном только лампами, мы получим в лучшем случае от 600 до 2000 лк. Г.Фрей в книге "Большой лексикон аквариумиста" рекомендует соблюдать норму освещенности аквариума – 1 Вт мощности люминесцентных ламп на 1см длины водоема, или 2 Вт лампы накаливания на 100см3 воды; Г.Мюльберг (1980) дает еше один рецепт: мощность светильников в ваттах равна емкости аквариума в литрах, помноженной на 0,25.

Только при такой освещенности удается получить обильное и плотное разрастание различных водных растений. Необходимую и достаточную освещенность аквариума создают очень немногие любители. Ну а те, кто не сумел дать своим подводным питомцам необходимую освещенность, разглядывают картинки в зарубежных книгах и недоумевают: как же создают "голландский аквариум" (так называют аквариум, растения в котором высажены ярусами в зависимости от их размера и потребности в свете, причем грунта совсем не видно – он покрыт низкорослыми видами)? Следовательно, чтобы аквариум приобрел задуманный вид, кроме интенсивности освещенности для всего подводного сада нужно знать, какое количество света требуется и отдельным группам растений. Потребность эта не одинакова, при искусственном освещении она составляет 800 – 3000 лк (по Брюннеру).

Итак, большинству гидрофитов (см. таблицу) требуется средняя и умеренно высокая освещенность. Но отдельные виды могут и в этих пределах довольствоваться разной освещенностью, о колебаниях которой можно судить по черточкам у названий некоторых родов.

Тропический день, как известно, длится 12 ч. Когда аквариум освещается светильником меньшей мощности, чем требуется по норме, допустимо продлевать световой день до 16 ч.

Потребность гидрофитов в освещенности (в лк)

Кажется, основные вопросы, связанные с освещенностью, мы выяснили. Но стоило ли уделять столь много внимания освещенности растений в воде? Стоило. Интенсивность фотосинтеза прямо зависит от освещенности. Освещенность, при которой количество выдыхаемого углекислого газа и потребляемого при фотосинтезе оказывается одинаковым, является оптимальной для растений в аквариуме. Естественно, что для более светолюбивых растений она выше, чем для теневыносливых.

Допустим, что освещенность выше. Тогда фотосинтетическая деятельность растений будет протекать активнее и количество выдыхаемого растениями и вообще находящегося в воде углекислого газа начнет катастрофически уменьшаться. В какой-то момент светового дня углекислого газа – "пищи" для фотосинтетической деятельности растений – совсем не окажется. Растения начнут либо голодать, либо добывать углекислый газ другим способом. Каким – несколько позже. Это специфическая особенность водных растений, о ней придется подробно поговорить несколько дальше. Пока же нам надо усвоить, что избыточное освещение – это не благо: не все водные растения могут добывать углекислый газ специфическим путем, и те, которые этого "не умеют", голодают и постепенно деградируют.

Допустим, что освещенность аквариума недостаточна, тогда фотосинтетический процесс протекает вяло, углекислого газа выделяется при дыхании больше, чем поглощается при фотосинтезе. Дыхание рыб и других животных, да в конечном счете и самих растений в аквариуме затрудняется: растения явно голодают, начинают деградировать и гибнут. Недостаточная освещенность – одна из причин гибели водных растений зимой. При подогреве воды количество растворенного в ней кислорода еще более уменьшается, а если к тому же и освещенность недостаточная, гибель растений ускоряется. Погибают, естественно, не все растения, и не сразу: самые светолюбивые – раньше, что еще более запутывает подводного садовника.

До сих пор мы вели разговор как бы перед дверью необычной подводной лаборатории. Наверное, пора и войти? Но прежде необходимо сказать несколько слов о довольно сложных для неспециалиста процессах дыхания и фотосинтеза – ведь на двери нашей лаборатории написано: "Химическая". Заранее давайте договоримся: кому будет трудно, пропустите эту часть главы. А кто всерьез заинтересован подводным садом, тому без этих сложностей не обойтись.

Как протекает дыхание? Поглощается кислород, окисляются углеводы, выделяется углекислый газ и образуется энергия, используемая растением на рост и развитие2. Это на словах. А теперь в химической формуле:

C6H12O6 + 602 -> 6СО2 + 6Н2О + химическая энергия.

А что такое фотосинтез? Это построение из воды и углекислого газа углеводов, аминокислот и других органических веществ. При этом не выделяется, а поглощается энергия, лучистая энергия Солнца. Представим и этот процесс в формуле:

6СО2 + 6Н2О + солнечная энергия -> С6Н12О6 + 6О2.

Но мы только приоткрыли дверь в химическую лабораторию. У водных растений все протекает значительно сложнее, чем у растений суши. Погруженные растения добывают углекислый газ, разумеется, из воды, там он присутствует растворенный. Много его в воде или мало? Кислорода в воде явно меньше, чем в атмосфере: 1 л воды содержит всего 7см3, в то время как 1 л воздуха – 210см3. А вот углекислого газа в воде в 50 – 75 раз больше, чем в воздухе.

Вода, не содержащая СО2, имеет нейтральную реакцию; растворяя углекислый газ, вода подкисляется. Практически в большинстве водоемов есть углекислый газ и свободный, и вступивший в соединение с водой; имеется и ряд других соединений, в которых углекислый газ более или менее прочно связан. Соответственно вода может быть кислой, щелочной или нейтральной. В пресной воде содержатся многие соли; например, в речной на хлориды приходится 5,2%; сульфаты 9,9%, карбонаты 60,1%; на соединения азота, фосфора, кремния и органические вещества 24,8%; в стоячей воде содержится 6,9% хлоридов, 13,2% сульфатов, 79,9% карбонатов. Только солей в пресной воде, конечно, значительно меньше, чем в морской.

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 Н2О постоянно диссоциирует на ионы Н+ и ОН-. В 1 л воды при 25° С содержится всего 10-14 ионов. Если ионов Н+ и ОН- содержится равное количество, по 10-7 в 1 л, то вода будет нейтральной:

10-7H + 10-7OH- = 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 РИДЫ эхинодорусов – рН в течение года может не превышать 4,8 – 5,6 3. 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 газа4. Богатые карбонатами воды Москвы-реки и Волги не знают таких резких колебаний активной реакции воды.

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+O = 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, М., 1967).

Шкала редокс-потенциала разбита на 42 деления. О – 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, криптокоринам 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 хетерантера5.

Отношение аквариумных гидрофитов к редокс-потенциалу (по Г.Брюннеру и К.Хорсту, журнал "Аквариен-магазин", ФРГ)

Так, бурное разрастание в аквариуме зеленых водорослей свидетельствует о высоком показателе rH (выше 30), криптокорины, наоборот, хорошо растут при низких показателях rH (27 – 29). В верхних слоях воды показатель rH выше, чем в придонных, поэтому верхнюю зону водоема можно назвать окислительной, нижнюю, придонную – восстановительной, а зону между ними – промежуточной, переходной. На поверхности грунта rH выше, чем в глубине слежавшегося грунта. В таком грунте концентрируется сероводород (H2S), метан (СН4), аммиак (NH3), соли аммония – нитраты и нитриты6. На показатель rH влияют количество и соотношение в грунте соединений серы, магния, железа и других элементов с переменной валентностью. Следовательно, величина rН зависит от грунта, содержания в нем различных органических веществ, газов, oт температуры в аквариуме, от жизнедеятельности в грунте бактерий, восстанавливающих метан, серобактерий и бактерий (нитритных и нитратных), переводяших аммиак и соли аммония в нитрит-ионы (NO2-), а затем в нитрат-ионы (NO3-), пригодные для использования их растениями (наряду с ионами фосфора, кремния, и др.).

Значит, грунт, его свойства – факторы, влияющие на показатель rН. Грунтом в аквариумах служит песок. Новый, недавно промытый песок содержит мала бактерий-восстановителей, необходимых растениям. Мне очень понравился совет В.С.Жданова: поместить в такой аквариум щепотку грунта из старого, давно устоявшегося аквариума. Это ускоряет превращение чистого песка в питательный грунт для растений. Впрочем, как мы уже говорили, многие растения поглощают питательные вещества всей поверхностью вегетативных органов, и грунт им нужен лишь постольку, поскольку он служит складом, где накапливаются в аквариуме питательные вещества. А образуются они в результате жизнедеятельности тех же растений, мельчайших водорослей и животных обитателей аквариума, например рыб. Значит, речь идет как бы не о самом грунте, а о влиянии его свойств на показатель rH.

Но почему мы говорим о накоплении питательных веществ в чистом песке, разве не надо под него класть садовую землю, торф или глину? Для некоторых гидрофитов действительно песка, даже заиленного, маловато. Сажать их можно только в небольшие садовые горшочки с обогащенными почвами, а не в фигурные, и глазированные "специально аквариумные". Почему? Во-первых, потому, что стенки этих горшков пористы и хорошо промываются водой, грунт в них дольше сохраняет свежесть. Причем утапливать горшочки полностью в песок грунта аквариума нецелесообразно. Во-вторых, все питательные почвы "питательны" в лучшем случае полгода, а потом начинают существенно снижать показатель rН. Вынуть горшок, обновить грунт, снова разместить растение в горшке на песке аквариума – не проблема. Проблема возникает через 6 – 8 месяцев, когда "питательный" грунт под песком аквариума начинает работать против подводного сада – резко снижать показатель rH. В этом случае надо все выбрасывать и начинать сначала.

Происходит это не только с глиной, землей, торфом под песком, но и с грунтом из чистого, со временем заиленного песка. Правда, такой грунт начинает губить подводные растения, тормозить их развитие значительно позже, чем "питательный"; порой он нормально действует 3 – 5 лет. Это зависит от многих причин – числа рыб, обильного кормления их, плохой и редкой чистки аквариума и т. д.

Этот процесс необратим – подводный сад, пережив пору расцвета, начал деградировать, медленно погибать. Что делать? Путь простой – все начинать сначала. Промыть песок. Положить его снова. Залить свежую отстоявшуюся воду. Правда, резко перебрасывать растения из старой воды в новую – катастрофа для них, в результате часть растений погибнет, другие оправятся, но не сразу. Может быть, предварительно слитую старую воду, после перемывания грунта, залить вновь? Нет, эта вода имеет крайне низкий редокс-потенциал, она будет подтормаживать развитие растений. Лучше всего взять 1/3 такой воды, а новой водой, разделив ее на 6 доз, заполнять аквариум постепенно – по одной дозе каждый день. Тогда и растения не травмируются, и величина rH поднимается плавно.

А можно ли избежать такой революции в аквариуме? Ведь есть много разных приспособлений для удаления мути и прочих веществ, фильтры, например? Нет, полагают Г.Брюннер и другие гидроботаники. В фильтрах накапливаются все те же нежелательные, снижающие показатель rH вещества. Если фильтры находятся вне аквариума, их опорожнять, промывать часто, конечно, проще, чем весь грунт в подводном саду. А если внутри, если фильтры замаскированы в грунте?

Хорошо, возразит мне сведущий читатель, а если пользоваться модным теперь донным фильтром (под песком располагать сеть всасывающих воду трубок с отверстиями) или распространенным у москвичей аквариумом с двойным дном (в 2 – 3см от настоящего днища помещают фальшдно с отверстиями). При таких фильтpax обеспечивается движение воды в аквариуме и проточность воды через грунт. Однако чистая вода возвращается в аквариум... все с тем же потенциалом rН! Постепенное заиливание грунта (донные системы лишь замедляют этот процесс) все равно неумолимо снижает редокс-потенциал.

В природе этого обычно не происходит. Ливни в сезон дождей и наводнения обновляют все свойства водоема. А проточные воды – реки, ручьи, озера? Ведь большинство наших питомцев растет именно в проточной воде, чаще – в слабопроточной, а иногда на стремнине. Ничего этого в аквариумном саду создать нельзя.

Когда в новом аквариуме подводный сад начнет пышно развиваться, заметим этот момент и начиная с него обеспечим постоянное движение, обновление всей образовавшейся системы. Необходимые действия будут в совокупности составлять пять операций:

1. Регулярно, раз в две недели следует обновлять воду, вместо слитой добавлять свежую, отстоянную (заменяется не более 1/5 части воды).

2. Одновременно с первой операцией промывать фильтрующие устройства.

3. Держать в аквариуме минимальное число животных, кормить их раз в сутки и в меру, чтобы они съедали весь корм за 20 – 30 мин.

4. Регулярно, раз в месяц, тщательно, до желтизны, чистить поверхность песка (можно это делать и при выполнении первой операции), но если шланг, с помощью которого выполняется первая операция, длинный, со сливом воды в сантехнический узел, делать это нецелесообразно).

5. Раз в три месяца промывать весь песок прямо в аквариуме.

Пятую операцию проделывают так. Используется обычная система уборки аквариума: аквариум – трубка длиной 1 – 1,3 м – ведро. Диаметр трубки должен быть не менее 10мм, она должна быть мягкой – или резиновой, или из прозрачной пластмассы. На конец трубки одевают прозрачную, не очень широкую воронку (можно использовать плоские, расширяющиеся книзу пластмассовые бутылки от шампуней с отрезанным дном). Поместив в аквариум конец трубки с воронкой, запускают ток воды из аквариума в ведро. Осторожно подводят воронку к грунту и заглубляют края ее в песок. "Закипел" песок? Хорошо. Песчинки вертятся в струе, а муть уходит в трубку. Еще более заглубив края трубки, усиливают "кипение". Если песчинки взлетают слишком высоко и часть их уносится в трубку, второй рукой надо слегка пережать трубку, затормозить ток воды. Заглубив воронку еще и дойдя до дна аквариума, следует подержать немного воронку на этой глубине, пока из грунта не вымоется вся муть. Затем пережимают трубку и останавливают поток воды. Когда весь песок ляжет на дно, следует вынуть воронку, нацелить ее на соседний участок грунта и повторить все эти действия. Только надо быть осторожным у корней растений, можно даже возле кустов не очень тщательно "кипятить" песок: если по соседству среда будет более благоприятной, растения сами вытянут туда свои корни.

Естественно, что вместо грязной воды доливается свежая.

Если регулярно выполнять все эти операции, долгие годы удается сохранять подводный сад здоровым, так как редокс-потенциал в этом случае не достигает опасных величин.