Az amano garnéla szaporításával kapcsolatos eddigi tapasztalataim

Még a cikk első soraiban fontosnak tartom megjegyezni, hogy nem számítok még igazán tapasztalt amano szaporítónak, de úgy gondolom, hogy pár hasznos tippet már tudok adni az eddigi sikerek alapján. 

Kezdjünk is bele a "kerettörténettel".

Az amano garnéla nem specializált szaporodású, ellentétben a Neocaridina fajokkal( pl. red cherry), ami annyit tesz, hogy a kikelő porontyok nem képesek hosszú ideig túlélni édesvízben, hanem sós víz szükséges, egy ideig. Ennek oka, hogy az amano garnélák folyókban élnek, ott engedik el a lárvákat, majd azok lesodródnak a torkolatba, időnként egészen a nyílt tengerig is akár, majd amikor már elég fejlettek lesznek, visszaúsznak a folyóba. Nekünk ezt kell lemásolni mesterséges körülmények között, és ez adja az egyik fő bonyolultságát a dolognak.

A szakirodalomban a legtöbbet emlegetett módszertan Logemann névre hallgat, szinte mindenki, aki rákeres az amano garnéla szaporításra, ezzel találja szemben magát. A cikk folyamán ezt a módszertant használom mint kiindulási alap, ahol eltérek tőle, indokolni fogom az okot.

Először is, szükségünk lesz egy kifejlett nőstényre, ami petéket hordoz, ami nagyjából így néz ki:

Petés amano garnéla

Ekkor jórészt már el is késtünk az előkészületekkel, mert a peték elég fejlett állapotban vannak, szinte minél előbb jobb elkezdeni a szaporítás előkészületeit. Szükség lesz egy 30-50 liter körüli akváriumra a sós vízes részleghez, meg egy kisebb akváriumra, ahol a nőstény elengedheti a petéket. Már itt eltértünk a Logemann módszertől, mivel az ő leírása azt javasolja, hogy oda tegyük a nőstényt, ahol majd elengedi a petéket, amit később besózunk. Bár hallani néhol olyanokról, akiknek így is sikerült, azért a legtöbb embernek beletört a bicskája. Hamarosan kifejtem miért szükséges a két akvárium.

Tehát van mondjuk egy 40 literes akváriumunk, amiből majdnem tengervizet kell csinálnunk. A logemann módszer szerint a 25 g/l sókoncentráció a nyerő, én ebben nem tértem el a saját próbálkozások során. Tehát kell só, de mielőtt elindulnál érte a teszkóba, kicsit lassíts, mivel nem akármilyen só jó ehhez, csak olyan, ami mesterségesen kevert, és a tényleges tengervizet fogja imitálni. A konyhasó bár szintén tengerből származik, de a feloldódás után nem kapunk tényleges tengervíz összetételt. Mesterségesen kevert sót díszállat-kereskedésekben tudunk vásárolni leginkább, sok márka megfelelő lehet, én Red Sea márkát használtam.

Szóval van a 40 literes akvárium, majd teszünk bele vizet, és a víz mennyiségéhez pedig kiszámoljuk a megfelelő mennyiségű sót. Az igazsághoz hozzátartozik, hogy a helyes oldatkeverés úgy zajlik, hogy ha moondjuk 40 liter vízhez számoltuk a sót, akkor a só+víz adja ki a 40 liter mennyiséget a végén. Tehát ha 25 g/l koncentrációt szeretnénk, akkor 25 x ~40liter víz, tehát 1000 g só kell, tehát 1 kg. Ha kereken 40 liter vizet számoltunk, akkor a végső oldat kicsivel hígabb lesz mint 25g/l, de ennyi eltérés úgy gondolom érdemben nem számít.

Az így kapott "mangrove mocsár" vizet ez után világítani kell, eleinte állandó jelleggel, hogy minél jobban bealgásodjon. Elérkeztünk az egyik nehézséghez, egy "steril" sós vizet nagyjából akármeddig világíthatunk, ha csak véletlen nem került bele valami életben maradni képes spóra, nem fog semmi történni. Szóval lesz még egy fontos előkészület, be kell szerezni a kicsi amanók kajáját. Sok mindennel lehet próbálkozni, a sikeres szaporítók nagyjából két dologra esküsznek: Hobby Liquizell, illetve spirulina por. Én az utóbbi helyett Chlorella port szereztem be bioboltból, mivel a chlorella könnyebben fogyasztható, tudniillik a spirulina kicsi spirálokból áll, amik összeakadnak, tömböket képeznek, a Chlorella pedig egyszerű golyó formájú, így nem akad össze. De amúgy mindkettő megfelelő, mivel a spirulinát később fogyasztják, amikor már tudják szabdalni.

A kaja beszerzése tehát azért is fontos, mert ezzel oltjuk be a sós vizet, mivel mindegyik tartalmaz, még a száraz por is, életképes alga spórákat. Elég a liquizellből 1-2 csepp, a porból pedig fél csipet a beoltáshoz. Ne járjatok úgy mint én, hogy kb egy evőkanál por beöntése pár nappal később kellemes dögszagot eredményezett, és a teljes vizet le kellett cserélnem. 

A víz beérését még lehet segíteni egy kevés mikró+makró növénytáppal is, pár ml elég lesz, tapasztalataim szerint szépen felgyorsítja az alganövekedést. Tehát megy 24 órában a fény, nem kell semmi speciális, igazából 3000-6500K körül bőven jó, akár kompakt fénycső, vagy LED is. Ami kéznél van, azt használd. Legalább pár hétig járjon így, de a legjobb, ha 1-2 hónapig is tud. Akkor igazán jó, ha amikor ránézel, már egy enyhe hányinger elkap a sok trutyitól :D. Nálam jelenleg a fő nevelő akvárium így néz ki, jó pár hónapos: 

Algás amano nevelő akvárium

Egy kicsit helyezzük szembe ezt a Logemann leírásokkal. A fordításokban én nem olvastam alga beoltást és növénytáp-használatot sem, így ez talán eltérés és újdonság, illetve ott nincs eleve algás nevelő, mert azt az akváriumot sózzák be, ahol a nőstény elengedte a lárvákat.

A bealgásítás több szempotból is hasznos és fontos. Egyrészt, táplálékot fog adni a fejlődő lárváknak, de ennél van még fontosabb funkciója is: az alga rendkívül jó szűrő. A keletkező bomlásterméket egyből magába építi, miközben ugye táplálék is egyben, így gyakorlatilag nem kell szűrnünk a vizet. Ez mellett mivel az alga fotoszintetizál, oxigént is ad le nappal a vízbe. Tud mindent, ami nekünk kell( illetve a lárváknak).

Újszülött amano garnélák

A friss mama besárgul, és egyből a hímek célpontja lesz

Jön az első izgi történés, a nőstény elengedte a lárvákat. Ha szerencsénk van, ezt egy éjszaka alatt megteszi, ha nem, akkor szakaszosan mindig csak néhányat. A lényeg, hogy be kell őket gyűjteni. Akár a külön kis akváriumában, akár a fő (növényes?) akváriumban engedte el, a szűrést, és minden vízforgatást kapcsoljunk le, és sötétítsünk le teljesen, de a legjobb ezt este, eleve sötétben csinálni. Ez után egy okostelefon "zseblámpa" fukcióját használva vonzzuk egy helyre a kis lárvákat. Ezt azért tudjuk megtenni, mert ösztönösen a fény felé mennek, és ott fognak egy kupacban tobzódni. Fogjunk egy levegőztető szilikoncsövet, és szívjuk le a kis lárvákat egy edénybe, minél kevesebb vízzel. Ezek a lárvák mehetnek a sós nevelő akváriumba szoktatás nélkül is. Ha csak sok vízzel sikerült őket kiszívni, vagy öntsük le a felesleges vizet, vagy kissé sózzuk fel a nevelő vizét a bekerült vízmennyiség függvényében. Ha minden lárva átkerült, a folyamatos fényt vegyük le kb. 12-14 órára, hogy alganövekedés maradjon, de meglegyen a természetben is megtalálható fény-sötét ciklus a lárváknak. 

1 napos lárva

Ez után következik az igazi nagy mutatvány: életben kell tartani a lárvákat. A jó algás akvárium egy kis lebegő algát mindig produkál, de ez mellett adjunk nekik liquizellt is az első nappokban. 1-2-3 csepp bőven elég. Ehhez egy kis pohárkába öntsünk egy kis édesvizet, majd cseppentsük bele a kívánt adag liquizell-t majd enyhén rázzuk össze, és mehet a lárváknak. Miért édesvízbe? Mivel könnyebb mint a tengervíz, egy ideig fent fog úszni a sós víz tetején, a kaját oda koncentrálva, ahol a lárvák is nyüzsögnek. Ebből következik, hogy estefelé etessünk, amikor sötét van, és a lámpa fényére odagyűltek a lárvák.

A Logemann módszer megadja, melyik nap mikor és mit adj nekik enni, a lényeg, hogy a két véglet között kell egyensúlyozni: a vizet ne borítsuk meg, de tápanyagbőségben fejlődjenek a lárvák. 1-2 naponta lehet az elején liquizellel etetni őket, majd úgy a 10-14 nap körül be lehet iktatni a felvizezett por Spirulinát vagy Chlorellát.  Úgy a 30. naptól kezdve már egyre kevésbé igénylik a mesterséges táplálékot, mert az akvárium alsó és oldalsó üvegein megtelepedett algákat fogják inkább enni., de még néha, ha lebegnek, adjunk nekik felvizetett algaport.

Vízcsere? heti 1/3, természetesen. De azért bevallom, hogy én a 63 literes nevelőmben 40 napig egyet sem csináltam. :D Nyilván itt fontos az is, hogy mekkora akvárium, mennyi lárva. Sok lárva esetén, kisebb (30-40 literes) akváriumban azért betartanám a heti részleges vízcserét, de 50-60 literben néhány tucat lárva nem sokat szennyez. Azért havonta ajánlott legalább 20%-ot minden esetben.

Ha szerencsénk van, a lárvák szépen fognak fejlődni, de elhullás mindig is lesz, ezen ne essünk kétségbe. A legtöbb lárva sajnos az első 20 nap alatt pusztul el. Ennek pontos okát még a tapasztaltabbak sem mindig tudják biztosan, lehet genetikai hiba, rossz vízminőség, kaja hiány, stb. Ha az első 7 napban pusztulnak el, véleményem szerint nem tudtak enni. Ha utána, már lehet akármi is. Ha a szaporítást ez után tartósan csinálni fogjuk, lesz hogy az összes lárvánk elpusztul, de kitartónak lenni megéri.  Alább néhány képpel bemutatom a lárvák fejlődését. (a képek egy mobil makró funkciójával készültek, a lárvák pedig alig pár mm-esek, ezért ilyen a minőségük)

9 napos lárva

12 napos lárva

14 napos lárva

Szintén 14 napos lárva

17 napos lárva (saját ürülékét kóstolja)

21 napos lárva

22 napos lárva

31 napos lárva

32 napos lárva

41 napos lárva (még színes)

43 napos garnéla (már átlátszó)

Itt azért pár információ és érdekesség erejéig álljunk meg. A fejlődési ívük nagy vonalakban úgy zajlik, hogy megszületnek átlátszóan, majd olyan 8-10 nap körül beszínesednek, piros és kék szín is lesz bennük, majd fokozatosan kifakulnak és újra átlátszóvá válva lesznek kifejlett garnélák. Na, ez nem volt ilyen szépen követhető minden garnéla esetében, amint látható a képeken, van amelyik már 30 nap körül átlátszó volt, de még láthatóan nem volt annyira fejlett, és van amelyik 40 nap körül is még szép színes volt, de nem mutatta az átlátszóvá válást. Szóval a fejlődési "stílusuk" változó, de a lényeg mindig, hogy láthatóan tartsanak valahová. 

A kifejlődési idő nagyjából, a Logemann módszer szerint 45 nap, de én úgy láttam, hogy van amelyik már 43 naposan mutatta a kifejlődés jeleit, van amelyik csak 50-55 nap körül. A lényeg, hogy én azt vettem észre, hogy nem bánják, ha kicsit tovább maradnak a sós vízben, még a cikk megírása előtti napon is vadásztam ki a nevelő sós akváriumból garnélát, ami azt jelenti hogy legalább 53 napos, ha abból az eresztésből való, amire gondolok(ha nem, akkor vagy 70-75, de az meredek lenne). Nem kell kapkodni tehát, szépen nyugodtan lehet figyelni a fejlettségi állapotukat, és a megfelelő időben áttenni őket édesvízbe. Van aki a szoktatásra esküszik, de egy kifejlett lárvát elméletben szoktatás nélkül is átboríthatunk édesvizű akváriumba. Én eddig azt vettem észre, hogy kinézetet tekintve akkor készek átmenni édesvízbe, ha átlátszó a testük, és a toruknál a testük barnás színű:

50 napos garnéla(még sós vízben)

50 napos garnéla(még sós vízben)

A kinézetük mellett az érésre utaló másik fontos jel, hogy amano garnélaként viselkednek. Nem úsznak már fejjel lefelé, nem lebegnek egyáltalán vízközt, hanem másznak az üvegen, és hasukon lévő úszólábakkal változtatnak helyet elég gyorsan. Ha feléjük nyúlunk, a csápjaikkal felénk matatnak, illetve "ugranak", ha el akarjuk kapni őket. Azt azért tegyük hozzá, hogy egyes egyedek már 30 nap körül elkezdik a mászást és az úszólábakkal való helyváltoztatást, de az ő tesük még teljesen átlátszó volt, nem volt "központi" barna foltjuk.

Ezeket a garnélákat én már szoktatás nélkül is tettem át édesvízbe, nem mutattak negatív jeleket. Illetve egy érdekesség, édesvízbe kerülés után 1 napon belül levedlenek. Szinte akármilyen akváriumba kerültek - direkt nekik kialakított, a szülők közé - alig lehet őket észrevenni, mivel picik és átlátszóak, de sikerült párat lefényképezni már édesvízben:

picúr amano kb 1 hete édesvízben

Már láthatóan fejlődött :)

Kész garnéla!

Remélem minden fontos lépést említettem, hogy el tudd kezdeni te is a szaporítást. Ennek a nyilvánvaló előnyein (khm..) kívül is van értelme: a boltokban kapható garnélák jelentős része vadonfogott import állat. Ez azt jelenti, hogy a természetes élőhelyén, tömegesen fogják ki és adják el, ami nettó természetkárosítás, és idővel a faj meg fog ritkulni, extrém esetekben ki is halhat, erre már számtalan egyéb példát láttunk sajnos. Minden egyes mesterséges körülmények között szaporított amano garnélával egy egyedet megkímélünk a természetben, így az amano garnéla szaporítása tulajdonképpen természetvédelmi tevékenység, így mindenkit bíztatnék a próbálkozásra.

Melyik fedőtalajt válasszam akváriumba?

 Valamilyen talaj minden akváriumba kell(kivétel néhány speciális tenyésztő akvárium), így ez a kérdéskör sokakat érint a kezdők közül. Ebben a cikkben szeretnék minden fontos részét kifejteni a választható fedőtalajoknak.

A téma tárgyalásának kezdetén ketté kell választani a témakört. Két nagy csoportja van a fedőtalajoknak: aktív és passzív. Az aktív jócskán belenyúl a víz értékeibe, míg a passzív jórészt nem csinál vele semmit( ez az előnye és hátránya is egyben). Kezdjük a passzív talajokkal.

Passzív(inert) talajok

Összességében kijelenthető tehát róluk, hogy "békén hagyják" a vizet. Természetesen itt is érvényesül az a sok helyen létező jelenség, hogy ez sem mindegyikre igaz, pontosabban csak néhány típusra maximum. Minden márkát és típust valószínűleg nem fogom tudni felsorolni, de a teljesség igénye nélkül ezeket használjuk és nevezzük passzív talajoknak: JBL Manado, kvarchomok(van belőle egy színű fehér és fekete is), különféle kavicsok(általában több színű és anyagú szemcsékből állnak), bazalt.

"kavics" talaj

Ami talán teljesen közömbös talajnak minősül, az a bazalt, és a tiszta kvarchomokok, amik egyszínűek. Anyaguk akvarisztikai és emberi léptékben oldhatatlan, így nem tudják befolyásolni a víz értékeit. Tömör kőzetdarabok, ez előny lehet azért, mert nem fognak beleszólni a tápozásba és a víz keménységébe, de hátrány is lehet, ezt az aktív talajok tárgyalásánál kifejtem miért.

A "kavicsokon" azokat a főleg kvarchomokból álló talajokat értem, amikben többféle kőzet is megtalálható. Ebben a többféle kőzetben vannak olyanok is, amik képesek befolyásolni minimálisan a víz értékeit. Azok a szemcsék anyaga, amik képesek, karbonátokból állnak, és lágy vízben képesek csak oldódni(7-es pH felett). Tehát egy kemény csapvizes akváriumban egy "kavics" talaj is kvázi közömbösnek tekinthető, mivel ezekben az akváriumokban a víz pH-ja 7-es érték feletti. Egy high-tech, alacsony KH-s( 3-4 nk alatt), CO2-vel dúsított akváriumban képes lehet enyhén emelni a KH-t és GH-t. 

JBL Manado

A JBL Manado egy elég speciális "inert(közömbös)" talaj. Talán inkább a kettő közé sorolható. Kemény csapvízben is képes emelni a GH-t, főleg az elején, amíg a finom por feloldódik. Ebben a cikkben ebben a témakörben végeztem el kísérletet. A GH emelő hatás idővel mérséklődik, majd meg is szűnhet. Ennek bekövetkezte után gyakorlatilag kemény vízben semleges talajjá alakul. A gond ott kezdődik, ha a vizet lágyítjuk(kb 3-4 nk-s KH érték alá). Ekkor nem csak a GH-t, hanem a KH-t is emelni fogja, és elég erősen képes visszaemelni. Ez már önmagában is kellemetlen lehet, de van ennek egy másik hatása is. 

Úgy tűnik, hogy ha a Manado KH-t is emel, azt kalcium vegyület oldódásával teszi, és ezzel alaposan el tudja tolni a vízben a kalcium-magnézium arányt, amivel relatív magnézium hiányt okoz. Ekkor kiegészítő magnézium adagolására lehet szükség, aminek pontos módszertana nem képezi ennek a cikknek a tartalmát. 

Aktív (agyagos) talajok 

Aktív talaj

A bevezetőben említettem, hogy ezek a talajok aktívan beleszólnak a víz értékeibe. Ezek a hatások: keménység csökkentése, foszfát lekötése. Néhány ismertebb márka: Tropica Aquarium Soil, ADA Amazonia,  Aquatic Nature Pro Soil.

Nagyjából kijelenthető, hogy ezek egyben a negatív tulajdonságainak forrása is. Az aktív talajok tartalmaznak tápanyagot, ez miatt a köznyelvben "táptalajként" is utalnak rájuk, de ez félreértésre adhat okot, mivel szokták őket keverni a "valódi" táptalajokkal, amiket fedni kell. Az aktív agyagos talajok nem igényelnek fedést, önmagukban is használhatóak. A foszfát és keménység lekötésének fő oka az, hogy a talajt alkotó ásványok képesek oldódni. A szilikátok oldódása például tesztekkel is kimutatható, ezek a sók kötik le a foszfátot, és a folyamat során felszabaduló hidroxid ion pedig a kalcium és magnézium ionokat.

A foszfát lekötése kellemetlen, ha a növénytápozásunk elvi alapja az, hogy a vízben legyen mindig elég tápanyag. Az itthon használt tápsó típusok jelentős része ezt az elvet követi. Léteznek olyan metódusok is, ahol a tápanyagok fő forrása a talaj, ezekben az akváriumokban a foszfát lekötése kisebb gondot okoz.

A foszfát lekötődése idővel gyengül, addig pedig kiegészítő foszfát adagolásra lehet szükség.

A keménység csökkentése abban az értelemben hasznos, hogy a kisebb keménységű vizeket az általunk tartott növények jó része jobban szereti. Nem ritka viszont, hogy az aktív talajok a víz KH-ját nulla közelébe húzzák le, ez sokakat megrémiszt, mivel így a víznek alig van pufferkapacitása, és a pH sokkal könnyebben kileng, illetve főleg szén-dioxid adagolás esetén sokkal alacsonyabb értéket vehet fel. Hogy ez mekkora gond, megoszlanak a vélemények, van aki simán nullán hagyja a KH-t, és van aki görcsösen próbálja visszaemelni 3-4-5 nk értékre. 

Ezeknek a talajoknak a kétségtelen előnye az, hogy tartalmaznak tápanyagot, ezáltal a növények sokkal gyorsabban képesek benne fejlődni, dúsabb gyökérzetet fejlesztenek, hisz egy tápanyagdús közeg számukra előnyt jelent. 

Összefoglalás

A fenti információkkal gazdagodva remélem már könnyebb lesz kiválasztani a megfelelő talajt, de akinek még ezek alapján sem sikerült, összefoglalom az előnyöket és hátrányokat néhány mondatban.

A passzív talajok előnye és egyben hátránya, hogy nem szólnak bele érdemben a víz értékeibe(bár itt is vannak olyanok, ahol rezeg a léc). Mivel nem tartalmaznak tápanyagot, a víz folyékony tápozására talán nagyobb hangsúly helyeződik, de egyúttal egyszerűbb is a dolgunk, hisz példál nem kell törődnünk azzal, hogy eltűnik a foszfát. Az, hogy nem csökkentik a keménységet megint lehet előny, mivel sokkal kiszámíthatóbban tudjuk beállítani a víz keménység értékeit. Viszont az aktív talajok esetében az, hogy lágyítanak, előny és könnyítés azoknak, akik amúgy is lágyítani szerettek volna.

A passzív talajok előnye tehát az, hogy "nyugisabbak", de ezért le kell mondanunk arról, hogy tápanyagot tartalmazzanak(bár léteznek ezek alá tehető táptalajok), és hogy a pH-t egy alacsony értékre stabilizálják.

Az aktív talajok előnye a tápanyag, illetve a növények gyökérzónájában az alacsony pH által segíti a mikroelemek felvételét. Nem kellemes dolog viszont a foszfát eltűnése, és hogy a vízkeménységet esetleg emelni kell miattuk.

Remélem sikerült segíteni azoknak, akikben dilemma alakult ki, hogy milyen fedőtalajt válasszanak.

Videó a témában:

A növényeknek hasznos fényerő definiálása

A növényes akvarisztika egyik pillére a megfelelő fényerő és spektrum biztosítása, hogy a növények számára a fotoszintézishez szükséges energiát biztosítsuk. Ahhoz, hogy a megfelelő fényerőt megállapítsuk, megfelelő mértékegységekre és paraméterekre lesz szükségünk.

Az növényes akvarisztikában sokáig úgy definiáltuk a fényerőt, hogy a fényforrás teljesítményét(W) elosztottuk az akvárium bruttó literjeinek a számával, ezt alapul véve mondtuk ki, hogy például a "high-tech" növényes akvarisztikához 1w/l fényerő szükséges. 

Ez mindaddig tartható volt, amíg a LED fényforrások be nem törtek a hobbiba. Pár éve még sokan lekicsinylő megjegyzéseket tettek a fénykibocsátó dióda alapú technológiára, mint növények számára nem megfelelő fényforrás, manapság a hatásosságuk megkérdőjelezhetetlen, sőt, erősen kezdik kiszorítani a fénycsöves megoldásokat a hobbiból.

A W/l mérőszám tehát a LED-ek elterjedésével kezdte értelmét veszíteni, mivel a W/l közel azonos fényhasznosítású fényforrásoknál lehet csak jó mérőszám. a fényhasznosítás az az érték, hogy adott lument mennyi wattba(energiába) kerül előállítani. Hiszen hogyan hasonlítanánk össze egy olyan fényforrást, ahol azonos számú W fogyasztásra az egyik több valós fényerőt képes leadni?

Erre a problémára született meg, és terjedt el a LED-ekkel párhuzamosan a lumen, mint Watt értéket felváltó mérőszám. Ez már jobban reprezentálta azt, hogy az akvárium fölé mekkora valódi fényerőt tettünk, hiszen egy Watt fogyasztásra egy jobb fénycső 70-80 lument képes leadni, míg a csúcsminőségű LED-ek akár 120-130 lument is(a rosszab LED-ek a fénycsővel kb. egy nagyságrendet tudnak). A "high-tech" fényerő kb. 60-70 lm/l-nél kezdődik.

A cikket azonban nem erre a témakörre akartam kihegyezni, hanem arra, hogy szigorú szakmai értelemben a W/l és a lm/l sem reprezentálják tökéletesen a növényeknek megfelelő fényerőt. Miért?

A W/l egyértelmű, ha belegondolunk, hogy ez csupán a fényforrás által felvett áram mennyiségéről ad információt, de a lumennél már kicsit tovább kell gondolni a témát, hiszen ez már egy valódi fényerőt kifejező mennyiség.

Mi a baj tehát a lumennel? Az, hogy a paramétert nem a növényi klorofillhoz igazították, hanem az emberi szem érzékenységéhez. Az alábbi grafikonon látható:

A lumen értékét tehát azt vették alapul, hogy mi mit látunk fényesnek, így a lumen értékében nagy hangsúlyt kap a zöld(és sárga) szín. Ezzel az a gond, hogy ez a tartomány a növények számára csak kis energiát jelent, még ha hasznosítják is. Gyakorlati értelemben tehát kijelenthetjük, hogy attól, hogy egy fényforrás lumen értéke magas, még  a növényeknek nem biztos, hogy az a jobb. A növényi klorofillok ugyanis a fény összetevőire így érzékenyek:

http://factsheets.okstate.edu/documents/hla-6719-use-of-optical-sensors-to-monitor-plant-nitrogen-status-in-horticultural-plants/

Mivel a növények leginkább a kék és piros tartományokat szeretik, az emberi szem-, és a klorofillok érzékenysége tehát gyakorlatilag egymás kompletementerei(nem azonosak, hanem egymást kiegészítik).

A probléma feloldását a PAR paraméter jelenti. Ezt fogalmat úgy alakították ki, hogy pontosan a növények számára hasznos fénytartományokat emelje ki. A PAR egy angol betűszó: Photosynthetically Active Radiation, magyarul fotoszintetikusan aktív (fény)sugárzás, mértékegysége:  µmol m^-2 s^-1

A grafikonja így néz ki:

https://www.pthorticulture.com/en/training-center/basics-of-photosynthesis/

A PAR abban a tartományban emeli ki a fényt leginkább, ahol a növények számára a leghasznosabb: a kék és piros tartományokban. Kis érzékenységet ad a zöld tartománynak, ahol a lumen értéke viszont kicsúcsosodik.

Hol érhetjük tetten ennek az elvnek a gyakorlati jelentőségét? A "növényes" csöveknél, LED-eknél, ahol a spektrumot főleg kék és piros összetevők alkotják(rózsaszínes, lilás szín). A lumen értékük, tehát a szemünk számára a fényerejük alacsony. A PAR értékük a felvett energiához(W) viszonyítva viszont igen magas, mivel nem "pocsékolnak" energiát arra, hogy olyan tartományokban világítsanak(zöld, és kicsit a sárga), ami a növényeknek kevésbé hasznos.
Miért nem használjuk tehát a PAR paramétert a lumen helyett? Azért, mert a fényforrásoknál a lumen van elterjedve, ezt az értéket adják meg a gyártók is. A PAR-ral nem nagyon foglalkoznak, mivel a világítástechnika egészét tekintve kicsi a jelentősége. A PAR értékét nagyobb kertészetekben szokás megmérni, és a műszer sajnos igen drága, így akvaristák általában nem ruháznak be rá, esetleg nagyobb akvarisztikai fényforrás gyártóknak lenne rá lehetőségük.
Azt azért érdemes még megjegyezni, hogy bár a lumen értéke maga nem reprezentálja megfelelően a növényi fejlődéshez szükséges fény mennyiségét, de az általános fehér fényforrások általában a magas lumen értékét adó zöld fény mellett tartalmaznak kék és piros összetevőket is, így ha nem is túl szakmai, de gyakorlatban használható a növényes akvarisztikában a lumen érték is.

A Nitrát tesztelése

Az általam legjobban preferált nitrát teszt a Salifert márkájú

Ebben a cikkben egy kissé hiánypótló sorozat első tagját szeretném bemutatni. A tesztekről korábban volt szó a blogon, de csak a keménység beállításról készült cikk.
A növényi tápanyagok tesztelése eddig hiányzott, most első körben a nitrát tesztekről szeretnék írni. A nitrát a legnagyobb mennyiségben igényelt és adagolt növényi makroelem a növényes akváriumokban.Ritka esetekben előfordul, hogy egy-egy low-tech akváriumban a halak elegendő mennyiséget biztosítanak, de ez az esetek döntő többségében nincs így.

A tesztelés szükségessége a keménységet kivéve elég megosztó témakör a növényesek között. Egyesek azt vallják, hogy felesleges, és elég a növények kondícióját figyelni, a tesztek csak felesleges bonyoldalmat okoznak. Ez néha valóban képes megtörténni, mármint a bonyodalom okozás, de megfelelő technikák és ismeretek esetén nem tud kárt okozni a tesztek használata és eredményeinek a figyelembe vétele.

 Kezdjük a legmesszebbről, a "legvonzóbb" nitrát(ot is mérő) mérő tesztekről, ezek a "mártogatós", vagy "csíktesztek". Megvesszük, belemártjuk az akvárium vizébe, és pár perc várakozás után meg is van az eredmény. Ezek a termékek azért is vonzóak, mert a nitrát mellett néhány egyéb paramétert is mérnek, és ezért úgy érezzük, hogy jó vásárt csináltunk, hisz 6 paramétert is vizsgálhatunk. Ezek általában a klór, a pH, GH, KH, Nitrit, Nitrát. Ezek külön-külön való elemzésébe ebben a cikkben most nem térnék ki, maradjunk a nitrátnál. A gond a csíktesztekkel, hogy míg a csepptesztek sem nevezhetőek laboros pontosságúnak, ezekre ez hatványozottan igaz. Nehezen olvasható az eredmény, az árnyalatnyi különbségek sokkal kevésbé észrevehetőek. nagyon kicsi az a felület, ahol látjuk a színt, és a színskála is nagymértékben elnagyolt. Ezért én nem ajánlom a nitrát szint elemzésére a mártogatós megoldású teszteket.

Az "igazi", ha lehet ezt így nevezni, a cseppteszt. Egy analitikus erre azt mondaná, hogy ez sem jó semmire, egy akvarista pedig azt, hogy jójaz nekünk :) . A teszt működésének alapja, hogy a vizsgált anyag mennyiségének, tehát a koncentrációjának függvényében színeződik el a teszt. Tehát minél több a nitrát, annál narancssárgább/pirosabb, de teszttől függően lilább lesz a minta.

Kapunk a teszthez egy színskálát is, amin különböző színerősségek vannak, ezt kell összehasonlítani a mi mintánkkal, és a színerősség mellett ott van egy konkrét érték, mg/l-ben. A színskálát úgy határozták meg, hogy pontos eszközökkel készítettek egy ismert koncentrációjú sorozatot, és a minták színeit nyomtatták le nekünk a papírra. 
A tesztelés során fontos, hogy lehetőleg szórt napfényben elemezzük a mintát, mert így adja a legpontosabb eredményt. 2 érték között "érzésre" kell meghatározni, de ez általában szokott is menni az emebereknek.

Szokott még kérdés lenni, hogy mikor teszteljünk. A cél az, hogy a konkrét koncentráció ismerete mellett tudjuk követni a változást. Ehhez fontos, hogy ugyanolyan napszakban nézzük a tesztet, hisz a napfényből jövő fény K-értékétől is kismértékben változhat a leolvasott érték, illetve a vízcseréhez képest is ugyanakkor végezzük el a tesztet. Ez a fontosabb inkább, mint hogy előtte vagy utána tesztelünk, bár az is igaz, hogy a vízcsere előtt általában a legmagasabb a koncentráció, ekkor könnyebb lehet a leolvasás is.

Amit nem sokan hangsúlyoznak ki a nitrát tesztek esetében, hogy könnyen romlik, sokszor már a szavatossági idő lejárta előtt. Ennek az a tünete, hogy a teszt nem mér jól. Ezt érdemes letesztelni, mert a rossz teszt nagyon félre tud vinni. A tesztelés hígított makrótáppal történik, de kálium-nitrát oldat is megfelelő.

A kereskedelemben előforduló makró tápsók nitrát koncentrációja kb. 20-50 g/l között ingadozik. A youtube-csatornámon is előforduló makró recepttel kevert tápsó nitrát koncentrációja 36 g/l.
A teszteléshez vegyünk egy olyan edényt, flakont, amibe kényelmesen belefér 1 liter víz. A legjobb az olyan, aminek az oldalán van térfogat jelzés. Ezerszeres hígítást kell csinálni, mivel a tesztek kb. 5-50 ppm között mérnek, a ppm ugye a mg/l, a g/l pedig ennek ezerszerese. Tehát ha megcsináljuk a hígítást, akkor a kapott minta koncentrációja bele fog esni a teszt méréstartományába. Ez azért fontos, mert csak így fogjuk látni, hogy a tesztünk a valós eredményhez közelít-e.

Az ezerszeres hígítás menete: 1 ml makró(fecskendővel kimérve), 1 literre töltve ( tehát 999 ml víz) fontos, hogy az 1 literre töltést garantáltan nitrát mentes vízzel tegyük, így a csapvíz kerülendő, RO, vagy ioncserélt víz a legjobb. Az így kapott hígított makrót homogenizálni kell, magyarul összekeverni. Ez után megmérjük a nitrát teszttel az RO, és a hígított makrós vizet is. Az RO-t azért érdemes megmérni, hogy biztosak lehessünk abban, hogy nem mindig ugyanazt mutatja a teszt. Ha az RO-ra "0" érték jött ki(mérés határon aluli), a makrós vízre pedig 20-50 ppm közötti érték, a teszt átment a teszten. Ha mondjuk mindkettő 10 ppm, az gyanús, valószínűleg rossz a teszt, ez esetben ne használjuk az akvárium mérésére.

A kapott eredmény kiértékelését egy másik, összefoglaló cikkben szeretném kifejteni, hiszen a növényi tápanyagokat együtt érdemes kezelni és értelmezni, önmagában a nitrát értékének, kevés jelentősége van, azon kívül, ha mondjuk extrém magas, akkor a halak egészsége érdekében mindenképpen csökkenteni kell, illetve ha túl kevés (5 ppm alatt), akkor akadozhat a felvétele a vízből a növények számára.



A cikknek van egy videós változata, ki melyiket részesíti előnyben:






Az általam üzemeltetett Növényes Akvaristák Közössége nyereményjátékainak legújabb nyeremény szponzora: Petguru(katt) Ajánlom szíves figyelmetekbe!

Köszönöm a figyelmet.

Élet a porózus szűrőanyagokban

Élet a porózus szűrőanyagokban

Az akvarisztikában, főleg az utóbbi évtizedben terjedtek el a hobbisták között a biológiai szűrőanyagoknak nevezett természetes vagy mesterséges eredetű médiák, melyek alapvető közös sajátsága, hogy rengeteg apró lyuk, barázda, járat alkotja magát az anyagot, és így külső felületét is.

Ezek a "felszíni formák" az anyagon, anyagban felelnek annak nagy literenkénti felületéért, és ez a nagy felület hivatott a baktériumok számára elképzelhetetlenül nagy élőhelyet biztosítani. A hobbisták nagy része úgy tartja, hogy a nagy felület körülményektől függetlenül hatalmas, baktériumok általi lebontó kapacitást biztosít, rendkívül szoros kapcsolatot feltételezve a két paraméter között(nagy felület = nagy lebontó kapacitás). Természetesen a kép árnyalva van annyiban, hogy a baktériumok fizikai méreteit figyelembe veszik ezen kijelentések során.

A hazai növényes akvarisztikai szakirodalmakban bár fellelhetőek SEM(pásztázó elektron mikroszkóp) felvételek a különböző márkájú szűrőanyagokról, de ezek a képek kivétel nélkül az anyagok "nyers" állapotát mutatják, amik véleményem szerint nem tükrözik kellően a lehetséges lebontási hatásfokot. Ezekből a képekből annyit tudunk meg, hogy valóban igen porózus anyagokról van szó, de csak nagyon korlátozott mértékben és felületes módon lehet ezek alapján bármi konkrétumot levonni abban a tekintetben, hogy a bakteriális életnek valójában mekkora életteret biztosítanak. Hiányoznak tehát a szakirodalomból azok a felvételek, amik az anyagot biológiailag beért állapotában mutatják, ami már közelebb visz minket ahhoz, hogy megértsük hogyan is működnek ezek.

A kutatásom során természetesen szakirodalom elemzést is végeztem, az így szerzett információkat pedig igyekeztem beépíteni a vizsgálatok során kialakult képbe.

A jelenlegi elképzelések ezekről a szűrőanyagokról

A jelenleni nézetek hazai szinten(de valószínűleg nemzetközileg is), nagyjából egységesen azt mondják ki, hogy ezek az anyagok, porózusságuknak köszönhetően literenként körülbelül 8-tól(Hydor Quartz) 1500 négyzetméterig(Seachem Matrix) terjedő felülettel rendelkeznek, és ismerve a baktériumok fizikai méretét, ezen a hatalmas felületen gigantikus méretű kolóniák képesek kialakulni. Gyakorlatilag e hatalmas felület miatt semmi más, nem ebben a tartományban értendő makroporózus(lávakő, biolabda, szivacs, gégecső stb) anyag még csak egy lapon sem említhető velük.
A Seachem nevű amerikai akvarisztikai cég által készült egy kutatás, amelyben 3 féle anyagot vizsgáltak, a saját anyagukat, ami a Seachem Matrix, és két szinterelt üveg alapú kerámiát, Eheim Substrat Pro-t, és JBL MicroMec-et(ezek két konkurens cég termékei).A cikkben közzéteszik, hogy a gázadszorpciós vizsgálat alapján a felületek között jelentős eltérés van a saját termékük javára. A cikkben továbbá található 3 grafikon, ami az egyes anyagok pórusméret-eloszlását mutatja be.

A Seachem Matrix póruseloszlása

Eheim Substrat Pro póruseloszlása

JBL MicroMec póruseloszlása

Megállapították, hogy mivel a baktériumok mérete igen kicsiny(0,4-0,5 mikron), így a járatok mérete akkor a legmegfelelőbb, ha még éppen beférnek ezekbe, de ne legyen sokkal nagyobb, mert akkor a felület lesz kicsi, és nem tud elegendő számú baktérium megtelepedni az anyagon(anyagban?).A cikk konkulúziója a grafikonok tekintetében az, hogy a legnagyobb felülettel rendelkező természetes kőzet alapú a legjobb biológiai szűrőanyag, hisz a legtöbb pórus mérete az optimális sávba esik, kb.0,2-8 mikron közé, ami a baktériumok fizikai méretét tekintve ideális. A cikkben leírták, hogy a kapott hatalmas felületekből kivonták azt a részt, ami a baktériumok számára nem megfelelő, tehát 0,4 mikronnál kisebb pórusok által adott felületek nem vettek részt az utolsó fordulóban, ahol szintén fölényesen győzött a Seachem Matrix.

A kutatás előtti főbb hipotéziseim

A fenti elméletek képviselői néhány fontos tényezőt nem vesznek számításba: a bakteriális fiziológiát, az áramlástant, és a porozitás és permeabilitás témaköreit. A baktériumoknak szükségük van folyamatos, elegendő mennyiségű oldott tápanyagokra, amik a vízzel fognak eljutni hozzájuk. Nyilvánvaló, hogy csak ott fognak megtelepedni, ahol ezek a felsorolt anyagok számukra megfelelő mértékben, felhasználható formában jelen vannak. Azt is könnyű belátni, hogy minél kisebbek egy anyag pórusai, a víz annál lassabban(vagy szinte egyáltalán nem) járja át. 

Számos, porozitással és permeabilitással foglalkozó tudományos kísérletben látható, hogy a nagy szemű sóderen szinte átrohan a víz, az apró szemű homokon szinte már csak szivárog, az igen apró szemcseméretű agyagok pedig kvázi vízzáró réteget alkotnak. Ezt az egyszerű kísérletet akár otthon, házilag is el tudjuk végezni. A kísérlet során egy tölcsérbe szűrőpapírt, vagy a végébe vattadugót helyeznek, majd a tölcsért feltöltik bizonyos szemcseméretű anyaggal(sóder, homok, agyag). Majd meghatározott mennyiségű vizet öntenek a tölcsérbe, és mérik, mennyi idő alatt folyik le a víz a tölcsér alatt lévő főzőpohárba a különböző anyagok esetén.

Én úgy gondolom, hogy a porózus szűrőanyagok, minél kisebb pórusátmérőkkel rendelkeznek, tehát minél nagyobb a fajlagos felületük, a víz által annál kevésbé átjárhatóak, a fenti példához hasonlóan. Elméletben ebből az következik, hogy az anyag belsejében a biológiailag valóban aktív felület ezen törvényszerűségeket alapul véve éppen hogy fordítottan arányos a fajlagos felület nagyságával, mivel víz csak a jól átjárható pórusokban képes a baktériumokat ellátni kellő mennyiségű tápanyaggal.
Természetesen azt is a számításba kell venni, hogy a járatok alakja milyen, hisz attól is nagymértékben függhet a vízáteresztő képesség. De még ennél is tovább lehet árnyalni a témát, hisz léteznek anaerob(a teljesség igénye nélkül a nitrátbontó) baktériumok, viszont az akvarisztikában igen fontos nitrifikáció csak oxigénnel jól ellátott felületeken(és járatokban) képes hatékonyan végbemenni a baktériumok által, így önmagában kevés lehet az, hogy egy anyag valamennyire átjárt a víz által.

Egy összefüggő pórusokkal rendelkező anyag tehát csak addig a mélységig lesz baktériumok által lakott, amíg megfelelő mértékű, az adott baktérium életéhez és szaporodásához szükséges anyagokat kap a vízáramlás által.

A jelenlegi elterjedt és népszerű elmélet teljes mértékben kihagyja a megállapításai során azt a tényt, hogy az akváriumban előforduló baktérium fajok legtöbbje kiválaszt maga köré bizonyos anyagokat (Extracellular Polymeric Substance, EPS) , gyakorlatilag egy zselét, amivel védik magukat a környezeti ártalmaktól, és stabil megtapadási lehetőséget is ad nekik. Ez az ún. biofilm pedig nagyságrendekkel nagyobb térfogatot képes kitölteni, mint a maguk a baktériumok tömegei. A források alapján, ha kellő mértékben megkapják a baktériumok a nekik szükséges tápanyagokat, a biofilm vastagsága akár több száz mikrométer(néhány tized mm) vastagságot is elérhet. Ez pedig, ha akváriumi szűrőanyagban is bekövetkezik, valószínűleg el fogja tömíteni az apró barázdákat, amik a szűrőanyagok nagy felületét adják. Továbbá az átjárható(nagy átmérőjű) csatornákkal rendelkező porózus anyagokban fejlődő biofilm fejlődésének csak első stádiumában található meg a mélyebbi rétegekben is biofilm, az idő előrehaladtával, ha a tápanyag ellátás nem szakad meg, a mélységi pórusokat elzárja a felszínen túlburjánzó EPS, ez után a mélyebben lévő kolóniák elpusztulnak, de legalább is csak azok a fajok élnek túl, amik anoxikus(oldott oxigén mentes) környezethez alkalmazkodtak.

Ennek logikáját könnyű megérteni, ha belegondolunk, hogy a szűrőanyag beljesébe tartó vízből útközben a baktériumok kiveszik a nekik szükséges anyagokat, főként oxigént, így a mélyebben lévő aerob(!) baktériumok éhezni fognak, aktivitásuk hanyatlik, akár el is pusztulnak idővel. Ez mellett, a pórusok bejáratánál lévő relatív tápanyagtöbblet(mindig friss víz) a felszíni biofilm vastagodását fogja eredményezni, ezáltal a mélyebbi rétegek vízellátását gátolja, vagy akár el is lehetetleníti.

Ennek a kérdésnek a végleges eldöntésére közvetlen, célzott vizsgálatokat nem végeztem, viszont a szakirodalmi eredmények, cikkek konklúzióinak áttekintése alapján mindenképpen említendő, fontos témakörnek gondolom.

Eszközök és módszerek

A szakirodalom-elemzésen kívül végeztettem gyakorlatilasabb vizsgálatokat is, konkrétan SEM felvételek készültek beért szűrőanyagokról. A minták egy részének beérlelését egy 18 literes akváriumban végeztem, ahol egy Atman HF-0600-as akasztós szűrő dolgozott. Ez ugyanaz az akvárium, ami a Magazin eggyel korábbi számában megjelent, Twinstar vizsgálatáról szóló cikkben is működött. Tehát, ez egy legalább fél éves, frissnek egyáltalán nem mondható akvárium volt a mintavétel időpontjában. A kísérlet második szakaszában pedig az anyagokat karbamid adagolásával is érleltem. Továbbá kaptam mintákat high-tech, "pörgetett"(külső szűrő, lágy víz, CO2 adagolás, erős LED fény, napi növénytápozás) akváriumból is, hogy többféle környezetből származó mintákat is láthassunk a felvételeken.
A low-tech-, és high-tech környezetből származó minták nem mutattak észrevehető különbséget a bakteriális kolonizáció tekintetében. Összesen 8 mintát adtam le fixálásra, és SEM-felvételek készítésére, az akváriumból való kikerülésük után 1-2 órán belül minden esetben megkezdődött a fixálási folyamat. Az vizsgált termékek, anyagok a következők:

-Aqualine Matrix Trop , low-tech és high-tech akváriumból is, karbamiddal is érlelve a low-tech verzió esetén

-Hydor Quartz, high-tech akváriumból

-Sera Siporax mini, high-tech akváriumból

-Lávakő, low-tech akváriumból, karbamiddal is érlelve

-Sera Siporax gyűrű, low-tech akváriumból, karbamiddal is érlelve

-Aktív szén, low-tech akváriumból, karbamiddal is érlelve

-Eheim Substrat Pro, low-tech akváriumból, karbamiddal is érlelve

-Seachem Matrix, low-tech akváriumból

A 8 minta nem fedi le a teljes magyarországon beszerezhető szűrőanyag palettát, de közvélemény kutatásom alapján ezek bizonyultak a legnépszerűbbeknek, illetve egy tágabb kép kedvéért belevettem a vizsgálatba két, nem porózus biológiai szűrőanyagok közé tartozó anyagot is, az aktív szenet(kémiai szűrés, adszorpció), és a lávakövet("elavult", kis felület). (Megjegyzés: bár az aktív szén talán az összes anyag közül a legnagyobb felülettel bír, de túl apró pórusai miatt nem sorolandó a biológiai szűrőanyagok közé, mivel a baktériumok nem férnek be a járatokba)

Ezek mellett végeztem egy sokkal egyszerűbb vizsgálatot is az anyagok egy részén: Egyszerűen eltörtem őket, és a belső felületet is megvizsgáltam szemrevételezéssel (van-e bármi nyoma elszíneződésnek, ami az élet jelenlétére utalna). Ezzel az egyszerű metódussal is le lehetett vonni következtetéseket, összefüggéseket.

A  minták fixálását, és az elektronmikroszkópos képek készítését Dr. Domonkos Ildikó biológus végezte, aki a Szegedi Biológiai Kutatóközpont kutatója. Ez mellett a készített képek kielemzésében is segítséget nyújtott, főként az élőlény / élettelen törmelék elkülönítése során.

A képeken a biofilm főként vékony szálakból álló bevonatként jelenik meg, amiben felfedezhetőek a baktériumok is, de előfordulnak letapadt baktériumok biofilm nélkül is. Ez mellett láthatunk még kovamoszatokat is nagy számban, a baktériumok mellett ezek az élőlények is adják a szűrőanyag barna színét. A képeken, ahol a nagyítás ezt lehetővé tette, piros nyíllal jelöltem a baktériumokat, és kék nyíllal a kovamoszatokat. Ez a két élőlény típus alkotta a biomassza fő tömegét.

A vizsgálati eredmények

Seachem Matrix

Ez volt az a szűrőanyag, amitől a legtöbbet vártam, hisz az akvaristák, és a terméket forgalmazók többsége szerint is ez a szűrőanyagok egyik legjobbja. A szerkezete alapján a Matrix valószínűleg egy vulkáni tufa, ezzel magyarázható a porózus szerkezete. Tehát ez a szűrőanyag tekinthető jelenleg a legnépszerűbbnek hazai körökben a növényes akvarisztikán belül, rengeteg pozitív tapasztalat kering a fórumokon róla. A kiemelkedő hatásfok a nagy felületével van indokolva, ami a legfrissebb értesüléseim szerint 1500 négyzetméter / liter-nek volt mérve gázadszorpciós vizsgálattal a Seachem Laboratórium által(ez a teljes mérhető felület).
Az akvarisztikai szakirodalom szerint a nagy felületet a baktériumok kolonizálják, és végső soron ez felel azért a hatásért, amit az akváriumban figyelhetünk meg használatakor. Itt felmerülhet az olvasóban egy kérdés, hogy vajon ez a nagy felület csak a kőzetdarab látható külső felületére, és a felszínről csak bizonyos mélységig leágazó járatokra értendő, vagy a mélységi kapilláris járatokra is, az anyag egész térfogatában? A gázadszorpciós vizsgálatból megállapított felület nagyságára gondolva erős a gyanú, hogy az anyag térfogatának jelentős része összefüggő kapilláris járatokkal átszőtt. Ebben a témában is készítettem egy közvélemény kutatást, és az akvaristák jelentős része úgy képzelte el a fellelhető információk, és szakmai diskurzusok alapján, hogy az anyag egész térfogata átjárható, és baktériumok által lakott.

Seachem Matrix low-tech akváriumból (kis terhelés)

A Seachem Matrix high-tech akváriumból
(nagyobb terhelés)

A képen azt látjuk, hogy az anyagot széttörve belül nem láthatunk barnás elszíneződést, ami az életre utalhatna. A külső felszínen viszont kétségkívül életre utaló nyomokat látunk. A két kép, amin az anyag széttörve látható, low-tech-, illetve high-tech akváriumból származik. A high-tech környezetből származó képet köszönöm Pócsi Barnabásnak.

A Seachem Matrix belső szerkezete (kis nagyítás)

A Seachem Matrix belső szerkezete

A Seachem Matrix külső szerkezete

Az anyagba mikroszkóppal belenézve nagyjából az a kép tárul elénk, amit szabad szemmel is láthatunk. Az anyag külső felületén megfigyelhetjük a baktériumokat és egyéb élőlényeket, és az általuk kiválasztott EPS-t(biofilmet). Az anyag belseje pedig gyakorlatilag "steril" kőzet. Faj szinten ilyen módszerrel nehéz(tudományos szinten és értelemben lehetetlen) a meghatározás, de univerzális értelemben életre utaló nyomokat találhatunk ezáltal.

Aqualine Matrix Trop

Az Aqualine Matrix Trop széttörve 
(low-tech környezet)

A Matrix trop nem csak nevében hasonlít a Seachem termékéhez, legalább is az elektronmikroszkópos képek sem mutatnak nagy különbségeket közöttük. Az anyagot mind low-tech-, mind high-tech környezetben érlelt állapotában széttörve nagyjából ugyanazt látjuk, mint a másik Matrix elnevezésű anyagnál: felszíni biofilm, de közvetlenül alatta már a kőzet natúr színe látszódik. A high-tech környezetből származó mintát köszönöm Nagy Zsolt-nak.

Az Aqualine Matrix Trop széttörve
(high-tech környezet)

Az Aqualine Matrix Trop szerkezete

                  

Az Aqualine Matrix Trop belső szerkezete

Az Aqualine Matrix trop külső szerkezet

Az elektronmikroszkópos képek, mind low-tech, mind high-tech környezetben ugyanazt mutatják: Kívül megtelepedett az élet, belül gyakorlatilag üres.

Hydor Quartz

A Hydor Quartz széttörve

A Hydor Quartz széttörve

Élet a Hydor Quartz felszínén
(Baktériumok biofilmmel)

Élet a Hydor Quartz felszínén
(egyedi megtapadt baktériumok)

A gyártó oldalát felkeresve, adatok után nyomozva meglepődhetünk, hogy ilyen kis felületű anyagot biológiai szűrőanyagként forgalmaznak. A gyártó adatai alapján a felülete "mindössze" 8,25 négyzetméter / liter, ez talán a kategórián belül a legalsó tartomány. Beért állapotában(high-tech akvárium) széttörve érdekes kép tárult a szemem elé: nem csak a külső, hanem a belső része is barna színű volt, bár élőben nem volt olyan sötét, mint a Matrix nevű anyagok. (a fotókon a barna szín telítettsége nem mindig egyezett 100%-osan azzal, amit a valóságban láttam). Ami igazán érdekes, hogy nem volt látható a felszínen a kocentrált barna szín, hanem az egész anyag, nagyjából teljesen homogén módon színeződött el. Ez egyetlen másik szűrőanyagnál sem volt látható.

Az szűrőanyagot nagy nagyításban, elektronmikroszkópban vizsgálva érdekes szerkezetet láthatunk, főként "hatalmas" járatok és nagy, nyitott terek vannak az anyagban. A hazai szakirodalom ezt a fajta szerkezetet általában leminősíti, biológiai szűrésre alkalmatlannak tartja, mivel az összfelület kicsi. Viszont, ebben az anyagban az elektronmikroszkópos képek is arról tanúskodnak, hogy az anyag mélyebb rétegeiben is meg tud telepedni az élet, gyakorlatilag elszórtan, de mindenhol láttunk életre utaló nyomokat. Feltételezhető, hogy az a mennyiségű baktérium és egyéb élőlény, ami például a Seachem Matrix esetén a felszínére koncentrálódott, itt ugyanaz sokkal elszórtabban helyezkedik el az anyagban, a belső felületén is.

Sera Siporax Mini

A Sera Siporax mini széttörve

A Sera Siporax szerkezete

A Sera Siporax belsőbb részeinek képe(üres)

A Sera Siporax külsőbb rétegeiben lévő baktériumok

A Sera Siporax külsőbb rétegeiben lévő
baktériumok, biofilmmel

A Sera cég ezt a termékét főleg olyan helyekre ajánlja, ahol nincs túl sok hely a nagyobb térfogatú gyűrű forma számára, főleg belső szűrőkbe, és 100 liter alatti akváriumokba. Anyaga ugyanaz, mint a gyűrű formáé, így a fajlagos felülete is valószínűleg egyezik vele. Széttörve azt láttam, hogy az anyag külső felülete erősebben barnás színű, a belseje viszont halványabb. A SEM képeken a felszínhez közelebbi részeken nagyobb volt az életre utaló nyomok sűrűsége, de elszórt módon, szigetszerűen kicsit bentebbi részeken is találtunk főként baktériumokat. A Hydor szűrőanyagával összehasonlítva bár hasonlóan, kicsit mélyebben is volt élet, de nem volt annyira homogén jellegű, inkább a felszínhez közelebbi részeken koncentrálódott.

Lávakő

Lávakő széttörve

Lávakő szerkezete

Lávakő felszíne

Lávakő felszíne

Bár nincs "igazi" biológiai szűrőanyagnak minősítve, de bevettem a listába, mert az egészen más szerkezete miatt jó összehasonlítási alap lehet a többi szűrőanyag mellett. A felszínén találtunk életre utaló masszát, de ez más jellegű volt, mint a többi szűrőanyag esetében. A "másság" okait a kép alapján meghatározni nem lehetett.

Azt fontos megjegyezni, hogy mivel az anyag alapvetően barna színű, a barnás elszíneződés nem tudta segíteni a munkánkat annak a kérdésnek az eldöntésében, hogy az adott töredék melyik felülete az eredeti szemcse melyik részéből származik. A SEM vizsgálat során igen apró darabokra lettek törve az anyagok, és fénymikroszkóppal lettek "beirányozva", hogy melyik a külseje, és melyik a belseje. Ennél az anyagnál ez nem volt egyszerű feladat.

Sera Siporax gyűrű

A  Sera Siporax frissen széttörve

A Sera Siporax szerkezete

A Sera Siporax külsőbb felszínén lévő élet

A Matrix mellett a másik legnépszerűbb szűrőanyag. A gyűrű forma az áramlás, és a biofilm vízellátottsága miatt is előnyösnek tekinthető. Viszont nem mutatott jelentős különbséget a Mini verzióhoz képest, a belsőbb járataiban erősen megritkultak a baktériumkolóniák(erről korábban már látható, ismétlő SEM kép nem készült).

Aktív szén

Az Atman szűrőből származó aktív szén szerkezete

Az aktív szén közelről

Az aktív szén meglepetés volt, de nem pozitív értelemben. Ez konkrétan az Atman akasztós szűrővel kapott, ami nem hasonlít az interneten látható SEM képek többségére. Életet nem találtunk rajta, de a szerkezete sem meggyőző adszorpció tekintetében. 

Eheim Substrat Pro

Az Eheim Substrat Pro széttörve

Az Eheim Substrat Pro szerkezete

Az Eheim Substrat Pro belső, üres felszíne

Az Eheim Substrat Pro külseje, biofilmmel

A 20-30 mikrométer átmérőjű pórusok
keresztbe átszövése (Eheim Substrat Pro)

A felszínről leágazó járat (Eheim Substrat Pro)

Bár szinterelt üveg alapú kerámiaként szerepel a szakirodalomban, de a szerkezete kevéssé hasonít például a Sera Siporaxra. Már szabad szemmel is észrevehető, hogy ez egy többféle anyagból álló keverék. Szerkezete-, és felületének nagysága alapján sem sorolják a legjobb szűrőanyagok közé, viszont a gyakorlatban körülbelül ugyanazt a képet mutatja, mint a Matrix elnevezésű anyagok: Az anyag mélyebbi részei teljesen üresek, a felszínen viszont igen gazdag életet fedezhetünk fel. A képek készítése során próbáltunk "benézni" a nagyobb gödrökbe, járatokba, de az ottani jelszegény környezet miatt nem lehetett már kellő részletességű elemzést végezni. Annyit viszont sikerült megállapítanunk, hogy a felszínen a leggazdagabb az élet, és már az anyag belsejébe mutató nagyobb barázdák is sokkal kevésbé kolonizáltak, mint a legkülső felszíne. Ez mellett pedig látható, hogy a nagyobb, akár 20-30 mikron átmérőjű árkok felszínét a baktériumok sok helyen nem követték le, hanem a felszínnel párhuzamosan "átszőtték" keresztbe. 

Összefoglalás, konklúziók

A szakmai közösségekben néhányan olyan véleményem vannak, hogy ezen anyagoknál eleve nem lehet gondolkozni a teljes belső felület kolonizálásában, mivel valószínűleg a járatok nem alkotnak összefüggő rendszert. Ezt például a Sera honlapján olvasható termékleírás is cáfolja, hisz kiemelik, hogy a Siporax pórusrendszere kapcsolódik egymással, összefüggő rendszert alkot("interconnected system"). A Seachem honlapján található leírás is külső és belső pórusrendszerről is, ami véleményem szerint nem lehet csak a felső(külső) néhány száz mikronig értendő, hanem az anyag jelentős térfogatára. Meglátásom szerint a pontos értelmezéshez meglehetősen ködösek ezek a termékleírások. A nagy felület, mint alaptétellel való érvelés okán a konklúziók megállapításakor azt vettem alapul, hogy az összes anyagban láthatónak kell(ene) lennie a széttörésük során a felszínre kerülő belső struktúra bakteriális kolonizálása, ahogy volt is rá példa a minták között. 

A hipotéziseim tesztelése során nagy részük beigazolódott, egy részük nem. Azt látni az egész képet nézve, azon a vízterhelési szinten, amiben érlelve lettek az anyagok, nagymértékű bakteriális burjánzást csak azon anyagok legkülső felszínén láthatunk, ahol a mélyebbi részek nagymértékben üresek voltak(Seachem Matrix, Aqualine Matrix Trop, Eheim Substrat Pro). Az anyag teljes térfogatában, homogén módon talán egyedül a Hydor Quartz mutatta "jelentősebb" mennyiségű élet nyomait, de nem olyan tömegben, ami feltételezné, hogy ez a felület valóban egy elkerülhetetlenül szükséges dolog lett volna az adott akvárium szempontjából. A vizsgálódás végén arra jutottam, hogy hiába a gigantikus, a baktériumok méretéhez képest óriási felület, ha nem kolonizálják be érdemlegesen, így megállapításom szerint egy szűrőanyag gázadszorpciós vizsgálattal kapott felületének nagysága nem hordoz érdemi információt annak hatásfokáról, akvarisztikai körülmények között. Ez a kijelentés persze feltételezi, hogy ezek a típusú anyagok vízzel kellően átjártak a nagyszámú baktérium letelepedéséhez. 

A SEM vizsgálat előtti fixálás során a baktériumok bár elhaltak, de azok, amik le voltak kellően tapadva a felszínre, azokat az eljárás nem tudta kimosni az anyagból. Erre a legkézenfekvőbb bizonyíték az az, hogy van, ahol a nagy számú baktérium, és nagy tömegű biofilm az anyagon maradt, és látható a képeken. Ha kolonizálnák a baktériumok a belsőbb rétegeket is, akkor ott is ugyanúgy láthatnánk azt a mennyiségű élet-eredetű maradványt, de a képeken nem ez mutatkozik meg.

Elképzelhető, hogy más körülmények között érlelt szűrőanyagok esetén egy kicsit másként viselkednének az anyagok, például egy sügeres akváriumban, gyér növényzettel lehetséges, hogy nagyobb terhelést kapva például a Hydor Quartz nagyobb baktériumkolóniák kialakulását teszi lehetővé a belsőbb rétegekben. Erre még elméletben a siporax lehetne képes, mivel relatíve nagy átmérőjű járatai vannak, de a jelenlegi kísérletekben leginkább a felszínhez közelebbi részeken láttunk erre példát. Viszont  a Hydor és a Sera anyagai jóval mélyebben lakottak voltak, mint a Matrixok, vagy a Substrat Pro. A SEM felvételek alapján tehát a Matrix és a Substrat Pro nevű anyagok belsőbb járataiban a bakteriális élet nem tud kialakulni, mivel szabad szemmel is látható módon sem színeződött el, és a mikroszkóp által sem lehetett felfedezni életet bent. A legkülső felszíni réteg viszont életben gazdag, ez a tény viszont nem támasztja alá azt az elméletet, ami azt mondja ki, hogy a 0,4 mikronnál kicsit nagyobb pórusok által adott felület hatékony biológiai lebontást jelenthetne.

Összegezve a tapasztalatokat, számomra egy olyan kép bontakozik ki, miszerint a bakteriális élet számára leginkább a nagyobb méretű járattokkal rendelkező(legalább 80-100 mikron) szűrőanyagok felelnek meg, ha a szűrőanyag közel teljes térfogatától elvárjuk a bakteriális élet számára élhető körülmények biztosítását. Láthattuk, hogy 20-40 mikrométer átmérőjű járatok még nem feltétlenül jelentik azt, hogy abba mélyebben is beköltözik az élet, van hogy egyszerűen keresztbe átszövik a biofilmmel, és nem mennek bele. Az említett méretű járatok(80-100 mikron) által adott összfelület még mindig lehet említésre méltó, viszont a kialakult "felület-versenyben" az ilyen nagyméretű pórusokkal rendelkező anyagok jelentősen alulmaradnak. A kivételesen nagy felületű anyagokban a bakteriális élet számára nem belakható méretű járatok adják a legnagyobb részt, lakható felület a teljesnek csupán a töredéke.

Valószínűsíthető, hogy a felület kolonizálásához relatíve nagy és stabil terhelés szükséges, hisz túl alacsony tápanyag ellátottság esetén a baktériumoknak nincs elég "okuk" benépesíteni az adott anyag pórusait. Extrém mértékű terhelés esetén pedig kérdéses, hogy a szűrőanyag pórusaiba "beleakadó" nagy mennyiségű szerves szennyeződés, és a növekvő biofilm vajon el fogja-e már tömíteni, vagy jelentősen leszűkíteni a járatokat. 

Tekintve, hogy még a legkisebb felületű biológiai szűrőanyagnak minősített termék(Hydor Quartz – 8,25 nm/l) teljes felszínének is csak a töredéke volt kolonizált a vizsgálataim során(homogén volt, de nem voltak sűrűn a baktériumok), nem tartom észszerű megoldásnak a biológiai szűrőanyag választásakor a felületet, mint leginkább hangsúlyozott paramétert ilyen súllyal számításba venni. Ebből gyakorlatilag logikusan következik, hogy a kisebb felület, és nagyobb, víz által valószínűleg jobban ellátott szűrőanyagok nagyobb felület-kihasználást eredményezhetnek a biológiai szűrőkapacitás tekintetében. Már ha egyáltalán szükség van egy akvárium terhelési szintjén több száz-több ezer négyzetméter felületre.

A Deep Bed Filtration (DBF)

Az interneten, forráskeresés közben belebotlottam a pumice nevű kőzet egyik érdekes felhasználási módjába. Egészen pontosan a tanulmány a fizikai szűrőképességét méltatta igen pozitívan, a hagyományos homokszűrőkhöz képest. 

A Pumice kő (nem saját kép)

Látható, hogy a Pumice nevű szűrőanyag szerkezete igen hasonló a "Matrix" márkanevű anyagokhoz. Ha ezek alapján, kőzet-, és anyagtudományi elemzés nélkül nem is jelenthető ki, hogy a három anyag egy és ugyanaz, de a képek alapján valószínűsíthető, hogy hasonló tulajdonságokkal rendelkezhetnek. Az anyagot a Deep Bed Filtration nevű szűrési módszerben használják, amiben a legelterjedtebb szűrőanyag a finom szemű homok. Ennek a szűrésmódszernek az a lényege, hogy egy vastag rétegű szemcsés jellegű anyagon átvezetve a vizet, a benne lévő, kisebb méretű(néhány tíz – néhány száz mikronos) darabos szennyeződéseket eltávolítsa, és erre az általam olvasott tanulmány a pumice nevű kőzetet sokkal alkalmasabbnak véli. Ezt úgy indokolja, hogy a pumice is tudja azt, amit a homok, de még többet is, mivel a durva, porózus felszíne sokkal könnyebben csapdába ejti a kis méretű szennyeződéseket, mint a sima felszínű homok. Ezáltal a fizikai szűrőkapacitás jelentősen megnövekszik. A pumice ezen előnyeit Takashi Amano akvakertész mester is említette egyik cikkében. 

Továbbá az ilyen szűrőrendszerek szemcséi között a bakteriális élet is ki tud alakulni, és a Pumice esetében megállapításra került, hogy a durva felszín nagy bioaktív felületet, és védett környezetet kínál. A cikkben látható korábbi képek alapján viszont már tudjuk, hogy ez a nagy felület nem úgy értendő, ahogy a BET vizsgálatok által megállapított hatalmas felületek sugallják.

A Deeb Bed Filtration módszere véleményem szerint akváriumban is kialakítható, megfelelő mennyiségű szűrőanyag használatával, mely során nem kizárt, hogy megfelelő szűrőkialakítás esetén az eredmény szabad szemmel is látható lesz a fizikai tisztítási képesség által. A hivatkozott taulmány kiemeli, hogy egészen a szuszpendált részecskék méretéig hatásos a pumice, olyan méretű szennyeződések is fennakadnak benne, amik a homokágyon egyszerűen áthaladnak. Ha megnézzük a pumice, vagy valamelyik Matrix felületét, akkor ez nem valószínűtleg dolog, hisz a fésűszerű felszínen áthaladva a vízben lévő kisebb méretű szennyeződések könnyen magakadhatnak. Ha ez a szennyeződés szerves eredetű, akkor a szennyeződésre tapadt baktérium kolónia ezt helyben képes lehet lebontani, így tisztán tartva az anyagot. Ez a szűréstechnológia viszont valószínűleg csak olyan körülmények esetén lehet annyira hatásos, hogy szemmel látható eredményt produkáljon, ahol nem engedjük, hogy a szűrőanyag (külső, vagy teljesen átjárható anyag esetén belső) felszínét teljesen kolonizálják a baktériumok, vagy nagyobb méretű fizikai szennyeződések eltömítsék. Ezt megfelelő fizikai és biológiai előszűréssel érhetjük el, illetve kis vízterheléssel. Ezeket végiggondolva, és rávetítve a használatos "biológiai" szűrőanyagokra, elképzelhető, hogy néhány népszerűbb pórusos anyag képes lehet a fizikai mikroszűrésre különböző mértékben, ameddig a felületük be nem rakódik teljesen biofilmmel és szennyeződésekkel. Véleményem szerint ezzel az elmélettel sokkal logikusabban magyarázható az, amit a hobbisták egy része tapasztal a porózus szűrőanyagok használata során.

Végszóként, lehet hogy bár a vízzel jól ellátott felszín "él" ezekben az anyagokban, anyagokon, de azok az elméletek, amik szerint a biológiai szűrőkapacitást az anyag apró pórusai által adott felület(kivonva azt belőle, amibe nem férnek bele a baktériumok) nagysága határozza meg, nem kellően alátámasztottak.

Források:

Catherine R.Armbruster, and Matthew R. Parsek: New insight into the early stages of biofilm formation, 2018.

I. D. Akhidime and M. J. Dempsey, Influence of biofilm thickness on ammonia oxidation rate of bioparticles from

expanded bed process for tertiary nitrification, 2009

Priyank Jaiswal et al., Mechanistic models of biofilm growth in porous media, 2014

Maryam Shafahi , Biofilm Growth Within Porous Media , 2010

George E. Kapellos et al, Hierarchical Hybrid Simulation of Biofilm Growth Dynamics in 3D Porous Media, 2011

Pumice as a Filtration Media, Knowledge brief

G. Keir and V. Jegatheesan et al. DEEP BED FILTRATION: MODELLING THEORY AND PRACTICE,

George L. Batten Jr., Ph.D, Gmerice K. Lafayette, M.P.H. A Study of Specific Surface Area for Matrix, Eheim Substrat Pro, and JBL MicroMec, Seachem Laboratories

Frederik Hammes et al. Biotreatment of Drinking Water, 2011

Takashi Amano cikke:

http://www.tfhmagazine.com/details/articles/filtration-in-the-nature-aquarium.htm