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 + О = 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,
* Sterba G. Lexicon der Aquaristik und Ichthyologie. - Leipzig, 1978, s. 491 Kosmos-Handbuch Aquarienkunde. — Stuttgart, 1978, s. 241.
Шкала редокс-потенциала разбита на 42 деления 0 — 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, крипто-коринам 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 хетерантера*.
Отношение аквариумных гидрофитов к редокс-потенциалу
(по Г. Брюннеру и К. Хорсту, журнал «Аквариен-магазин», ФРГ)
Состояние растений в водоеме
Показатель rH
Специальный криптокориновый сад; другие растения, кроме эхинодоруса парвифлорус, не адаптируются, заболевают и гибнут.
28,0
«Голландский аквариум»: криптокорины разрастаются, размножаются вегетативно; рост других растений заторможен, они не гибнут, но и не затемняют криптокорииы; растет и размножается эхинодорус парвифлорус, хорошо растет лимнофила.
28,3 — 28,5
Большинство аквариумных растений развивается нормально; из криптокорин продолжают медленно расти к. Бласса и виды с зелеными листьями, краснолистные виды не растут. Разрастаются эхинодорусы и апоногетоны, лимнофила.
29,0-30,0
Валлиснерия, ротады быстро растут; эхинодорусы и апоногетоны обильно цветут; криптокорины сбрасывают листья.
30,2-30,6
Хетерантера, элодея, кабомба зацветают; апонегетоны сбрасывают листья, эхинодорусы заболевают; погибают в грунте корневища криптокорин.
30,7-31,0
Гибель корневищ апоногетонов и эхинодорусов. Остальные растения останавливаются в росте; хорошо растет хетерантера.
31,2-31,6
Хорошо растет хетерантера.
32,0
Определить показатель rH в домашних аквариумах как замечает Г. Штерба, практически невозможно. Это
под силу сделать лишь в специальной лаборатории, где есть соответствующее оборудование. А знать этот показатель желательно, раз от него зависит рост и благополучие подводного сада. Поэтому можно прибегать к косвенным приемам определения.
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 (Н2S), метан (CН4), аммиак (NH3), соли аммония — нитраты и нитриты*. На показатель rH влияют количество и соотношение в грунте соединений серы, магния, железа и других элементов с переменной валентностью. Следовательно, величина rH зависит от грунта, содержания в нем различных органических веществ, газов, от температуры в аквариуме, от жизнедеятельности в грунте бактерий, восстанавливающих метан, серобактерий и бактерий (нитритных и нитратных), переводящих 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.).
* Сероводород образуется в водоемах в результате жизнедеятельности гнилостных бактерий и восстановления другими бактериями сульфатов воды; метан, или болотный газ, образуется при разложении в грунте и придонном слое воды клетчатки отмерших частей растений; соединения азота (N) относятся к группе биогенных веществ, используемых растениями для построения своих частей.
Значит, грунт, его свойства — факторы, влияющие на показатель rH. Грунтом в аквариумах служит песок. Новый, недавно промытый песок содержит мало 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 rH. 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.
