Сайдекс (глутаровый альдегид) в аквариуме как средство борьбы с водорослями

Проблема контроля над равновесием биосистемы в аквариуме заключается в том, что при неблагоприятных условиях возникают «вспышки» бесконтрольного роста и размножения водорослей которые являются нежелательными организмами. Большинство их наносят большой вред высшим растениям: произрастая на листьях, снижают способность их к ассимиляции. Поселяясь на стеклах аквариума, они уменьшают интенсивность проникновения света к высшим растениям и, кроме того, ограничивают обзор внутреннего пространства аквариума, мешая наблюдению за жизнью в нем. Изменяются физико-химические показатели воды - недостаток кислорода, выделение токсичных веществ в процессе разложения органики и жизнедеятельности водорослей, происходят резкие изменения химических параметров воды.

Основной целью данной статьи является изучение способов избирательно воздействовать на отдельные группы обитателей экосистемы для того, чтобы контролировать их развитие и численность, подавлять развитие нежелательных организмов и, при этом, минимально влиять на равновесие экосистемы. Одним из таких способов является применение в аквариуме глутарового альдегида в качестве альцигида. Это вещество считается перспективным средством у гидробиологов, занимающихся искусственными водными экосистемами в виду его доступности, дешевизны и щадящего действия на высшие растения и животных обитателей. В экспериментах изучалось воздействие дезинфицирующего средства «Сайдекс» (2.2-2.7 % глутарового альдегида) на различные живые объекты в аквариуме. Ожидаемый результат исследований – подавление жизнедеятельности одних организмов (прокариоты и низшие растения) и щадящее действие на другие (высшие водные растения и животные), что является преимуществом этого раствора. Благодаря чему, его можно использовать там, где невозможно применение других химических средств.

Использование глутарового альдегида в биогеоценозе аквариума для борьбы с водорослями.

Наиболее эффективным, в отношении многих видов водорослей, является препарат американской фирмы Seachem Laboratories «Seachem flourish excel» на основе глутарового альдегида. Его основное достоинство - щадящее действие на объекты и наличие активности, в отношении всех видов и форм микроорганизмов, за счет алкилирования аминокислотных, карбоксильных, сульфгидрильных групп протеинов, других органических соединений и подавления синтеза последних. Глутаровый альдегид вступает во взаимодействие с аминогруппой стенки клеток с образованием аминной мостиковой связи. В кислой среде он проникает внутрь клетки, в щелочной среде (оптимальным является значение рН 7,5-8,5) происходит реакция с внешними слоями клеток, прекращая их деление. При использовании глутарового альдегида наблюдается эффект склеивания клеток, что проявляется в увеличении скорости декантации клеток. Увеличение активности препарата в щелочной среде объясняется образованием олигомера глутарового альдегида типа альдоля.

В экспериментах были использованы аквариумы с одинаковым объемом, освещением, температурой, субстратом, но отличающиеся между собой по соотношению растительных и животных организмов, видовому составу растений и, соответственно, по химическому составу воды (аммонийный азот, нитриты, нитраты, фосфаты). Опытными являлись аналогичные аквариумы, в которые добавлялся сайдекс в дозировке 30 мл на 100 литров.

Аквариум-Контроль № 1 – аквариум с преобладанием растительности без добавления сайдекса.

Опытный аквариум № 1 – характеризуется аналогичными показателями с Аквариумом-Контроль № 1 по химическим показателям воды и по видовому составу биоты. Отличен от Аквариума-Контроль № 1 пятидневным внесением глутарового альдегида в дозировке 30 мл на 100 литров.

Аквариум-Контроль № 1 и Опытный аквариум № 1 характеризуются следующими исходными химическими показателями воды:

pH NH3/ NH4+ NO2- NO3- CO2 PO43- Fe gH (Ca2+, Mg2+) Перманганатная окисляемость
7.16 0.43 мг/л 0.047 мг/л 0.163 мг/л 9.2 мг/л 1.14 мг/л 0.12 мг/л 3.8 мг*экв/л 5.4 мг*О/л
  • Объем аквариумов составляет 100 литров.
  • Температурный режим воды от 24°С утром до 26°С вечером.
  • Освещение люминесцентными лампами общей мощностью 70 W.
  • Обитателями аквариума являются:
    • высшие водные растения: валлиснерия спиральная, валлиснерия американская, перистолистник красный, кувшинка тигровая, криптокорина Вендта, Анубиас нана
    • рыбы: Гуппи
    • водоросли:зеленые водоросли (род Кладофора, род Улотрикс, семейство Колеохетовые), сине-зеленые водоросли (род Осциллатория), красные водоросли (порядок Компсопогоновые)
    • микрофлора представлена семействами: Bacillaceae, Enterococcus, Nitrobacter, Nitrozomonas

Аквариум-Контроль № 2 – аквариум с преобладанием животных организмов без добавления сайдекса.

Опытный аквариум № 2 – характеризуется аналогичными показателями с Аквариумом-Контроль № 2 по химическим показателям воды и по видовому составу биоты. Отличен от Аквариума-Контроль № 2 пятидневным внесением глутарового альдегида в дозировке 30 мл на 100 литров.

Аквариум-Контроль № 2 и Опытный аквариум № 2 характеризуются следующими исходными химическими показателями воды:

pH NH3/ NH4+ NO2- NO3- CO2 PO43- Fe gH (Ca2+, Mg2+) Перманганатная окисляемость
7.5 1.23 мг/л 0.23 мг/л 0.33 мг/л 6 мг/л 2.14 мг/л 0.12 мг/л 3.8 мг*экв/л 15.4 мг*О/л
  • Объем аквариумов составляет 100 литров.
  • Температурный режим воды от 24°С утром до 26°С вечером.
  • Освещение люминесцентными лампами общей мощностью 70 W.
  • Обитателями аквариума являются:
    • высшие водные растения:криптокорина Вендта, Ряска малая, Людвигия ползучая, Номафла прямая или Лимонник, Анубиас нана;
    • рыбы: Гуппи;
    • водоросли: зеленые водоросли (род Кладофора, род Улотрикс, семейство Колеохетовые), сине-зеленые водоросли (род Осциллатория), красные водоросли (порядок Компсопогоновые);
    • микрофлора представлена семействами: Bacillaceae, Enterococcus, Nitrobacter, Nitrozomonas.

Изучалось влияние глутарового альдегида на все указанные выше параметры экосистемы аквариумов опытных вариантов. Для этого проводилось каждодневное добавления сайдекса в опытные аквариумы на протяжении пяти суток в дозировке 30 мл на 100 л.. Все исследования высших водных растений, низших растений (водорослей), микрофлоры и замеры показателей водной среды проводились в контрольных и опытных аквариумах в течение семи дней до внесения раствора глутарового альдегида, в период его внесения и пять дней после.

Зеленые водоросли род Кладофора
Зеленые водоросли род Кладофора
Зеленые водоросли род Улотрикс.
Зеленые водоросли род Улотрикс.
Зеленые водоросли семейство Колеохетовые.
Зеленые водоросли семейство Колеохетовые.
Зеленые водоросли семейство Колеохетовые.
Зеленые водоросли семейство Колеохетовые.
Красные водоросли порядок Компсопогоновые.
Красные водоросли порядок Компсопогоновые.
Красные водоросли порядок Компсопогоновые
Красные водоросли порядок Компсопогоновые
Сине-зеленые  водоросли род Осциллатория (бурый налет на людвигии ползучей).
Сине-зеленые водоросли род Осциллатория (бурый налет на людвигии ползучей).

Рост и развитие высших водных растений под влиянием сайдекса

В Аквариуме-Контроль № 1 (без добавления сайдекса) в течение семнадцати дней после начала эксперимента наблюдается обычный рост всех высших водных растений:

  • у валлиснерии американской рост в длину самого большого листа составил 45 % (с 16.5 см до 24 см), рост этого же листа в ширину составил 25 % (с 0.8 см до 1.0 см);
  • у валлиснерии спиральной прирост самого большого листа в длину составил 21 % (с 24 см до 29 см), прирост в ширину составил 37 % (с 0.8 см до 1.1 см);
  • прирост в длине главного побега у перистолистника красного составил 60 % (с 10 см до 16 см);
  • увеличение числа листьев у нимфеи тигровой составило 33 % (с 15 до 20).

В Опытном аквариуме № 1 после добавления сайдекса рост растений изменился следующим образом:

  • у валлиснерии американской в течение суток листья потеряли целостность структуры, стали распадаться и полностью разрушились, неизменными остались корневые системы;
  • у валлиснерии спиральной в течение суток листья потеряли целостность структуры, стали распадаться и полностью разрушились, неизменными остались корневые системы;
  • у перистолистника красного наблюдалось увеличение длины главного побега на 85 % (с 10 см до 18.5 см), это выше чем показатели Аквариума-Контроль № 1;
  • количество числа листьев у нимфеи тигровой увеличилось на 33 % (с 15 до 20), при этом на двенадцатые сутки (последний день внесения раствора глутарового альдегида) отмечена частичная некротизация старых листьев, что в последующие дни привело к их гибели.

В Аквариуме-Контроль № 2 (без добавления сайдекса) в течение семнадцати дней после начала эксперимента наблюдается обычный рост всех высших водных растений:

  • у лимонника было отмечено увеличение длины листовой пластины на 79 % (с 6.7 см до 12.0 см), а ширины на 30% (с 2.6 см до 3.4 см);
  • ряска малая увеличила занимаемую площадь водной поверхности за счет активного вегетативного размножения на 225 % (с 468 см2 до 1524 см2);
  • прирост главного побега у людвигии ползучей составил 28% (с 11.5 см до 14.8 см).

В Опытном аквариуме № 2 после добавления сайдекса рост растений изменился следующим образом:

  • у лимонника было отмечено увеличение длины листовой пластины на 79 % (с 6.7 см до 12.0 см), а ширины на 30% (с 2.6 см до 3.4 см), темпы роста, как и в Аквариуме-Контроль № 2;
  • ряска малая прекратила вегетативное размножение, при добавлении сайдекса на десятый день исследований у ряски отпали корни;
  • прирост главного побега у людвигии ползучей составил 35 % (с 11.5 см до 15.5 см).

Наряду с описанными растениями во всех аквариумах произрастали криптокорина Вендта и анубиас нана, т.к. данные растения являются медленно растущими, то наблюдения за ними велись визуально, на случай гибели растений или их частей. За время эксперимента темпы роста во всех аквариумах были одинаковыми, отмирающих частей растений не наблюдалось.

Рост и развитие водорослей под влиянием глутарового альдегида.

В Аквариум-Контроль № 1 (без добавления сайдекса) в течение семнадцати дней после начала эксперимента все водоросли не проявляли признаков уменьшения колоний и каких либо других признаков плохого самочувствия и гибели.

В Опытном аквариуме № 1 после добавления сайдекса рост водорослей изменился следующим образом:

  • у зеленых нитчатых водорослей рода кладофора и рода улотрикс на второй день внесения глутарового альдегида при микроскопии наблюдалось частичное разрушение хроматофоров. На пятые сутки внесения сайдекса (на 12-й день исследований) при визуальном наблюдении около 80 % водорослей данных родов приобрели бурую окраску, при микроскопии большинство клеток водорослей было разрушено, другая часть имела разрушенные хроматофоры. На пятнадцатый день водоросли погибли;
  • у зеленых водорослей семейства колеохетовые, так же как и у зеленых нитчатых водорослей рода кладофора и рода улотрикс, на вторые сутки добавления сайдекса (девятый день исследований) при микроскопии наблюдалось частичное разрушение хроматофоров. На пятые сутки внесения глутарового альдегида (двенадцатый день исследований), колонии семейства колеохетовые приобрели бурую окраску, при микроскопии наблюдалось разрушение структуры колонии и полное разрушение клеток водорослей. На пятнадцатые сутки водоросли погибли;
  • сине-зеленые водоросли рода осциллятория на вторые сутки внесения сайдекса (девятый день исследований) при визуальном наблюдении уменьшили количество слизистой пленки покрывающей колонии, при микроскопии заметно, что более трети водорослей потеряло окраску, это свидетельствует о разрушении хроматофоров. На пятые сутки внесения раствора глутарового альдегида (двенадцатый день исследований) водоросли полностью разрушились и исчезли;
  • красные водоросли порядка компсопогоновые, через 16 часов после добавления сайдекса приобрели красную окраску, а на второй день после внесения раствора глутарового альдегида стали прозрачными, при микроскопии видно разрушение внутреннего содержимого клеток. На 5 день внесения сайдекса (двенадцатые сутки эксперимента) при визуальном наблюдении таллом полностью прозрачный, не имеет прочной структуры, легко разрушается при прикосновении, микроскопия показывает отсутствие какого либо содержимого в клетках, только одна оболочка. На пятнадцатые сутки от начала эксперимента водоросли погибли.

В Аквариуме-Контроль № 2 (без добавления сайдекса) в течение семнадцати дней после начала эксперимента все водоросли не проявляли признаков уменьшения колоний и каких либо других признаков плохого самочувствия и гибели.

В Опытном аквариуме № 2 после добавления сайдекса рост водорослей изменился следующим образом:

  • у зеленых нитчатых водорослей рода кладофора и рода улотрикс на третий день внесения глутарового альдегида при микроскопии наблюдалось частичное разрушение хроматофоров. На На пятые сутки внесения раствора сайдекса (двенадцатый день исследований) при визуальном наблюдении около 80 % водорослей данных родов приобрели бурую окраску, при микроскопии большинство клеток водорослей было разрушено, другая часть имела разрушенные хроматофоры. На пятнадцатый день от начала эксперимента водоросли погибли;
  • у зеленых водорослей семейства колеохетовые, так же как и у зеленых нитчатых водорослей рода кладофора и рода улотрикс, на третий день внесения раствора глутарового альдегида при микроскопии наблюдалось частичное разрушение хроматофоров. На пятые сутки внесения сайдекса (двенадцатый день исследований), колонии семейства колеохетовые приобрели бурую окраску, при микроскопии наблюдалось разрушение структуры колонии и полное разрушение клеток водорослей. На пятнадцатый день от начала эксперимента водоросли погибли;
  • сине-зеленые водоросли рода осциллятория на третий день внесения глутарового альдегида при визуальном наблюдении уменьшили количество слизи покрывающей колонии, при микроскопии заметно, что треть водорослей потеряло окраску. На пятые сутки внесения сайдекса (двенадцатый день исследований) водоросли полностью разрушились и исчезли;
  • красные водоросли порядка компсопогоновые на второй день внесения раствора глутарового альдегида приобрели красную окраску, на третий день стали прозрачными, при микроскопии видно разрушение внутреннего содержимого клеток. На двенадцатый день исследований при визуальном наблюдении таллом полностью прозрачный, не имеет прочной структуры, легко разрушается при прикосновении, микроскопия показывает отсутствие какого либо содержимого в клетках, только одна оболочка. На пятнадцатый день исследований водоросли погибли.
Микроскопия зеленых нитчатых водорослей рода кладофора и рода улотрикс на второй день внесения (9 день эксперимента) Сайдекса. Разрушение хроматофоров.
Микроскопия зеленых нитчатых водорослей рода кладофора и рода улотрикс на второй день внесения (9 день эксперимента) Сайдекса. Разрушение хроматофоров.
Микроскопия зеленых водорослей семейства колеохетовые на второй день внесения раствора глутарового альдегида(9 день эксперимента). Разрушение хроматофоров.
Микроскопия зеленых водорослей семейства колеохетовые на второй день внесения раствора глутарового альдегида(9 день эксперимента). Разрушение хроматофоров.
Микроскопия сине-зеленых водорослей рода осциллятория на второй день внесения Сайдекса(9 день эксперимента). Разрушение хроматофоров.
Микроскопия сине-зеленых водорослей рода осциллятория на второй день внесения Сайдекса(9 день эксперимента). Разрушение хроматофоров.
Микроскопия красных водорослей на второй день внесения раствора глутарового альдегида. Разрушение внутреннего содержимого клеток.
Микроскопия красных водорослей на второй день внесения раствора глутарового альдегида. Разрушение внутреннего содержимого клеток.
Микроскопия зеленых нитчатых водорослей рода кладофора и рода улотрикс на пятый день внесения Сайдекса. Разрушенные хроматофоры.
Микроскопия зеленых нитчатых водорослей рода кладофора и рода улотрикс на пятый день внесения Сайдекса. Разрушенные хроматофоры.
Микроскопия зеленых водорослей семейства колеохетовые на пятый день внесения раствора глутарового альдегида. Показаны погибшие клетки.
Микроскопия зеленых водорослей семейства колеохетовые на пятый день внесения раствора глутарового альдегида. Показаны погибшие клетки.

Рост и развитие микрофлоры (бактерий) аквариума под влиянием глутарового альдегида

В Аквариуме-контроль № 1 (без добавления сайдекса) в течение всего эксперимента ОМЧ толщи воды колебалось в небольшом интервале 750-800 КОЕ/1 мл. ОМЧ субстрата 5250-5641 КОЕ/1 мл.

В Аквариуме-контроль № 2 (без добавления сайдекса) в течение всего эксперимента ОМЧ толщи воды колебалось в небольшом интервале 850-920 КОЕ/1 мл. ОМЧ субстрата 5510-6022 КОЕ/1 мл.

В опытных аквариумах после внесения раствора глутарового альдегида ОМЧ изменилось следующим образом: ОМЧ толщи воды и ОМЧ субстрата на момент внесения сайдекса резко упало, затем начало расти, превысив первоначальное значение, под конец эксперимента плавно пошло на убыль.

Динамика изменений ОМЧ толщи воды и субстрата в Аквариуме-контроль № 1.
Динамика изменений ОМЧ толщи воды и субстрата в Аквариуме-контроль № 1.
Микробиологический посев на чашке Петри пробы толщи воды в Аквариуме-контроль № 1.
Микробиологический посев на чашке Петри пробы толщи воды в Аквариуме-контроль № 1.
Динамика изменений ОМЧ в толще воды и в субстракте в Опытном аквариуме № 1
Динамика изменений ОМЧ в толще воды и в субстракте в Опытном аквариуме № 1
Микробиологический посев на чашке Петри пробы субстрата в Аквариуме-контроль № 2
Микробиологический посев на чашке Петри пробы субстрата в Аквариуме-контроль № 2
Динамика изменений ОМЧ толщи воды и субстрата в Аквариуме-контроль № 2
Динамика изменений ОМЧ толщи воды и субстрата в Аквариуме-контроль № 2
Динамика изменений ОМЧ втолще воды и в субстракте в Опытном аквариуме № 2
Динамика изменений ОМЧ втолще воды и в субстракте в Опытном аквариуме № 2

Изменения физико-химических показателей водной среды аквариума под влиянием глутарового альдегида

В Аквариуме-контроль № 1 (без добавления сайдекса) в течение семнадцати дней после начала эксперимента физико-химические показатели воды колебались незначительно.

В опытных аквариумах (Опытный аквариум № 1) после добавления раствора глутарового альдегида физико-химические показатели изменились следующим образом:

  • показатель рН уменьшился с 7.16 до 6.7;
  • концентрация аммонийного азота резко увеличилась до 6.7 мг/л, но затем плавно снизилась до первоначального значения;
  • концентрация нитритов увеличилась вдвое, но затем стала плавно снижаться;
  • концентрация нитратов резко увеличилась, но затем стала плавно снижаться;
  • перманганатная окисляемость постепенно изменялась до значения около 8 мг*О/л;
  • концентрация углекислого газа увеличивалась на всем протяжении эксперимента;
  • концентрация фосфатов увеличилась, но затем стала постепенно снижаться;
  • общая жесткость воды не изменилась;
  • концентрация общего железа на последних днях эксперимента стала немного снижаться.

В Аквариуме-контроль № 2 (без добавления сайдекса) в течение семнадцати дней после начала исследования физико-химические показатели воды колебалось в небольшом интервале.

В Опытном аквариуме № 2 после внесения раствора глутарового альдегида физико-химические показатели изменилось следующим образом:

  • показатель рН уменьшился с 7.5 до 6.8;
  • концентрация аммонийного азота резко увеличилась, но затем постепенно снижалась, до 0.06, что ниже первоначального уровня;
  • концентрация нитритов после увеличилась вдвое, но затем снижалась до 0.15;
  • концентрация нитратов в начале увеличилась , но к концу эксперимента упала до 0;
  • перманганатная окисляемость постепенно изменялась до значения около 8 мг*О/л;
  • концентрация углекислого газа увеличивалась на всем протяжении эксперимента;
  • концентрация фосфатов увеличилась, но затем стала плавно снижаться;
  • общая жесткость воды осталась на прежнем уровне;
  • концентрация общего железа после внесения раствора глутарового альдегида стала заметно снижаться.
Динамика изменений химических показателей воды в Аквариуме-контроль № 1
Динамика изменений химических показателей воды в Аквариуме-контроль № 1
Динамика изменений химических показателей воды в Опытном аквариуме № 1
Динамика изменений химических показателей воды в Опытном аквариуме № 1
Динамика изменений химических показателей воды в Аквариуме-контроль № 2
Динамика изменений химических показателей воды в Аквариуме-контроль № 2
Динамика изменений химических показателей воды в Опытном аквариуме № 2
Динамика изменений химических показателей воды в Опытном аквариуме № 2

Выводы по использованию глутарового альдегида

Изучение воздействия сайдекса на биоту экосистемы аквариума показало, что он действовал на высшие водные растения, низшие растения (водоросли) и микроорганизмы избирательно:

  • так, на высшие водные растения раствор глутарового альдегида оказал разное воздействие, гибель одних высших водных (валлиснерия американская и спиральная) растений, и увеличение темпов роста других (перистолистник красный, людвигия ползучая);
  • в тоже время сайдекс воздействует наиболее сильно на такие компоненты биоты как микрофлора и низшие растения (водоросли), все представленные водоросли в опытных аквариумах погибли;
  • сайдекс при каждом внесении вызывал гибель микроорганизмов и развитие новых из спор, погибшие микроорганизмы были питательным субстратом для вновь развивающихся, и таким образом увеличение питательных веществ вело к увеличению числа микроорганизмов.

На физико-химические показатели водной среды глутаровый альдегид повлиял следующим образом:

  • рН среды снижался за счет увеличения количества углекислого газа;
  • увеличение количества углекислого газа было вызвано большим количеством микроорганизмов;
  • в первые дни возрастание нитритов, нитратов, аммонийного азота и фосфатов было вызвано резкой гибелью микроорганизмов; затем их концентрация постепенно снижалась за счет потребления их высшими растениями и микроорганизмами. Микрофлора субстрата в меньшей степени подвергалось воздействию сайдекса из-за малой доступности, что к концу эксперимента привело к ее незначительному увеличению. По нашему предположению, наряду с типичными микроорганизмами экосистемы аквариума, гибнут и болезнетворные микроорганизмы – простейшие, что можно использовать для профилактики заболеваний рыб (ихтиофтириоз, бактериальные инфекции);
  • перманганатная окисляемость установилась на значении около 8 мг*О/л за счет окислительно-восстановительных свойств глутарового альдегида;
  • общая жесткость воды осталась прежняя, т.к. глутаровый альдегид не взаимодействовал с солями кальция и магния, обуславливающими общую жесткость;
  • снижение общего железа после внесения глутарового альдегида вызвано потреблением его высшими водными растениями за счет ускоренного роста.

Механизм действия сайдекса на низшие растения, микрофлору и некоторые высшие растения связанно с механизмом действия альдегида на клеточные стенки. Предположительно, чем ниже уровень организации организмов, тем сильнее на него воздействие альдегида. Исключение в данном эксперименте составляют грам-положительные и грам-отрицательные бактерии. Это связанно со строением их клеточных стенок, у грам-положительных микроорганизмов в клеточной стенке содержится большее количество белков, тогда как у грам-отрицательных микроорганизмов их количество мало.

Таким образом, применение сайдекса можно использовать в практике ухода за экосистемой аквариума с целью поддержания высших водных растений и подавления водорослей и болезнетворной микрофлоры. Взятая для опытов концентрация глутарового альдегида предлагается большинством аквариумистов, но в разных аквариумах надо применять разные концентрации и разную периодичность внесения.


Дата публикации: 05-10-2012