Cyrkulacja w akwarium morskim

Obserwując początkujących morszczaków, którzy dopiero zaczynają przygodę z akwarium morskim widzę jak płytko traktowany jest temat cyrkulacji. Najczęściej opiera się on o obecność pompy cyrkulacyjnej na liście zakupów. A przecież tak naprawdę nie o samą pompę tu chodzi, tylko o efekt, jaki uzyskujemy. Jeśli akwarium potraktujemy jak jeden organizm, to ruch wody możemy przyrównać do układu krwionośnego. I nie ma tu krzty przesady…

Transport pokarmu…

W akwarium morskim mamy kilka źródeł pokarmu. I to wcale nie akwarysta musi być tym najważniejszym. W artykule o odżywianiu koralowców opisaliśmy ten proces dokładniej. Przypomnę tylko, że w skład diety koralowców wchodzą drobiny zoo- i fitoplanktonu, bakterie, wydzieliny zwierząt, ich jaja, nasienie i larwy. Dodatkowo koralowce chętnie zjadają organiczne resztki w postaci detrytusu i substancje rozpuszczone np. aminokwasy. Woda w akwarium jest nośnikiem drobinek pokarmu, które właśnie dzięki cyrkulacji mają szansę być wyłapane przez polipy koralowców.

Tu chciałbym wspomnieć o pewnym trendzie w akwarystyce, którego osobiście jestem przeciwnikiem. Chodzi tu mianowicie o dążenie to uzyskania maksymalnie klarownej wody w akwarium. I nie chodzi mi tutaj o zmętnienie tylko właśnie o widoczne gołym okiem drobinki unoszące się w wodzie. Mamy tu paradoks, w którym z jednej strony chcemy mieć zdrowe i dobrze odżywione koralowce, a z drugiej chcemy mieć idealnie klarowną wodę. To tak jakby zaprosić kumpla na piwo i dać mu pustą butelkę… A przecież, kto kiedykolwiek był na rafach koralowych musi przyznać, że woda jest pełna zawiesiny organicznej. Czemu więc wielu akwarystów dokłada wszelkich starań, żeby woda w akwarium była jej pozbawiona? Estetyka? Może, ale gwarantuje, że odżywione i wybarwione korale zrobią większe wrażenie na gościach niż wygłodniałe, ale za to w krystalicznie czystej wodzie…

Trzeba jeszcze wspomnieć, że niektóre gatunki korali mają dość wąski zakres przepływu wody w którym mogą efektywnie złapać pokarm. Dlatego należy obserwować polipy korali podczas ich karmienia.

Niektóre korale są bardzo wymagające ze względu na wysokie wymaganie wobec prędkości i stałości prądu wody. Tylko przy przepływie około 8cm/s Subergorgia suberosa jest w stanie łapać cząstki pokarmu z wody (Dai & Lin, JEMBE, 1993).

Jako ciekawostkę mogę dodać, że najnowsze badania wykazały, że same korale mogą sterować przepływem wody bezpośrednio obmywającej tkankę korala. Cilia, czyli bardzo małe, podobne do włosków wypustki egzodermy mogą ustawiają się tak, aby spowodować mikroskopijne wiry w wodzie. Badania wykonane przez naukowców MIT wykazały, że dzięki temu ilość wchłanianych substancji organicznych może zwiększyć się nawet o 400%. Nie zmienia to jednak faktu, że makrocyrkulacja w akwarium musi być.

Za pomocą cilii korale wytwarzać mikroskopijne wiry, które zwiększają wchłanianie substancji organicznych z wody. Dr. Douglas Brumley/MIT/Nikon Small World.

Zdjęcie pokazuje mikrowiry generowane przez cilia u korala z rodzaju Pocilopora. Im bardziej czerwony kolor tym większą prędkuść uzyskuje woda. Dr. Douglas Brumley/MIT/Nikon Small World.

Wymiana gazowa z powietrzem…

Woda na rafie (i w akwarium), podobnie jak krew u człowieka nie tylko roznosi substancje odżywcze, ale i transportuje rozpuszczone w niej gazy. Wiemy, że wszystkie organizmy potrzebują do życia tlen, a na skutek przemian biochemicznych wydychają dwutlenek węgla. Organizmy rafowe, wymagają dobrego natlenienia wody. Jest tak dlatego, że ich ewolucja przebiegała w warunkach bogatych w tlen. Wystarczy, że przypomnimy sobie fale nad morzem, żeby uzmysłowić sobie jak silnie miesza się woda z powietrzem. W akwarium morskim są dwa główne miejsca wymiany gazowej między wodą a powietrzem. Jedno miejsce to odpieniacz, w którym uzyskujemy bardzo silne natlenianie. Drugie miejsce to powierzchnia wody, która jest często niedoceniana, jako miejsce napowietrzania wody. Im powierzchnia wody jest w większym ruchu tym proces ten zachodzi dynamiczniej. Pamiętajmy jednak, że wymiana gazowa to nie tylko natlenianie, ale również sposób na pozbycie się nadmiaru skumulowanego dwutlenku węgla w wodzie. To właśnie on odpowiada za zakwaszenie wody i spowalnia proces wzrostu korali kalcyfikujących. Jeśli cyrkulacja będzie zbyt mała to i wymiana gazowa będzie słaba. Przez co, z jednej strony spadnie nam poziom tlenu mogący w pewnych sytuacjach spowodować uduszenie ryb, a z drugiej strony wzrośnie nam zakwaszenie wody i spadek pH do niebezpiecznych wartości.

Innym ważnym aspektem cyrkulacji jest oczyszczanie akwarium z zalegającego detrytusu, którym są resztki pokarmowe, odchody, obumarłe organizmy etc. W zbyt słabej cyrkulacji detrytus grawitacyjnie opada kumulując się w szczelinach skalnych, pod skałami oraz w miejscach osłoniętych od cyrkulacji. Zalegająca długo organika odpowiada za większość problemów w akwarium będąc źródłem azotanów i fosforanów. W skrajnych przypadkach jej złogi blokują mikro kanaliki w skale, tworząc lokalnie strefy beztlenowe. Odpowiednia cyrkulacja powoduje, że detrytus jest w ciągłym ruchu w kolumnie wody. Tak jak pisałem wyżej, jest on doskonałym uzupełnieniem diety koralowców, a poza jego nadmiar jest łatwiej usuwany przez odpieniacz. Dodatkowo cyrkulacja „odmuchuje” skałę zwiększając jej zdolności filtracyjne.

Jak ruszyć wodę…?

Na rynku akwarystycznym mamy szereg rozwiązań mających za zadanie poruszyć nam wodą w akwarium. Służą nam do tego urządzenia ogólnie nazywanymi cyrkulatorami, pompami cyrkulacyjnymi czy falownikami. Z wyjątkiem nowatorskiego rozwiązania, jakim jest pompa Maxspect Gyre, większość pomp cyrkulacyjnych ma postać ażurowego koszyka, w którym umieszony jest silnik i wirnik ze śmigiełkiem. Obracające się śmigło odpowiada za wypychanie wody z pompy. Na rynku istnieje wiele modeli różnych firm – od najtańszych pomp JVP, przez Koralie, popularne ostatnio pompy Jebao, aż do najdroższych Tunze i Vortech.

Pompy Ecotech firmy Vortech są uważane za jedne z lepszych, choć nie dają możliwości ustawiania kierunku “dmuchania”

Pompy są zwykle montowane za pomocą przyssawek (w najtańszych modelach) lub magnesów do szyb akwarium i mają możliwość ustawiania kierunku dmuchania. Wyjątkiem tutaj są pompy Vortech, które ze względu na zastosowane rozwiązania mają możliwość dmuchania tylko prostopadle do szyby. Najlepiej wypadają tu pompy o kulistym kształcie np. Jebao i Tunze, które mają praktycznie możliwość dowolnego ustawienia kierunku dmuchania.

Nowoczesne (i droższe) pompy cyrkulacyjne mają też możliwość regulacji mocy dmuchania lub ustawiania trybu falowania. Daje to dodatkowe możliwości doboru optymalnego ruchu wody w akwarium. Te pompy z reguły zasilane są napięciem 24V (w przeciwieństwie do innych, zasilanych napięciem 240V), co nie jest bez znaczenia, jeśli chodzi o ryzyko porażenia prądem.

Osobnym rozwiązaniem jest urządzenie typu „wavebox”, którego głównym zadaniem jest poruszanie wodą w akwarium na skutek jej bujania. Nie ulega wątpliwości, uzyskanie efektu „bujania” w akwarium powoduje nieziemskie wrażenia u oglądających, jednak typowy wavebox ze względu na swoją wielkość i popularność innych pomp z funkcją falowania powoli odchodzi w zapomnienie.

Pompy Tunze i Jebao dzięki swojej kulistości mają możliwość skierowania wylotu w dowolnym kierunku. Na zdjęciu pompa Tunze.

W najmniejszych akwariach typu piko rafa nie ma miejsca na typowe pompy cyrkulacyjne, dlatego za cyrkulację wody odpowiada kaskada lub nawet pompa obiegowa znajdująca się w panelu.

Ile tej cyrkulacji…?

Słowo „cyrkulacja” odnosi się bardziej do zbiorników domowych, ponieważ sugeruje powtarzalny ruch tej samej masy wody. Natomiast w naturze gdzie ilość wody jest wirtualnie nieograniczona, bardziej odpowiednim słowem jest prąd lub ruch masy wody.

A wracając do tematu.. Intensywność i zapotrzebowanie na cyrkulację zależy od kilku czynników. Poza tym poziom cyrkulacji powinien być dopasowany do obsady akwarium. To oznacza, że powinien być przemyślany już na etapie projektowania akwarium. Inna cyrkulacja będzie wymagana w zbiorniku SPS-owym, a inna w zbiorników z falującymi LPS-ami. Problem zaczyna się wtedy, kiedy dobór obsady jest całkowicie nieprzemyślany i w jednym akwarium łączymy gatunki z dwóch innych ekosystemów rafowych z których jeden charakteryzuje się silnymi i zmiennymi prądami, a drugi prądem o stałym i łagodnym przepływie. Wtedy naprawdę trudno dopasować ruch wody.

Panuje przekonanie, że dobra cyrkulacja to 20-30-krotność pojemności zbiornika głównego. Czyli, jak mamy akwarium 500L to cyrkulacja powinna być pomiędzy 10k – 15k L/h. Bądźmy ostrożni przy takim podejściu. Daje ono pewną informację na start, ale może jednocześnie prowadzić do złych decyzji.

Aby lepiej zrozumieć cyrkulację wody należy rozgraniczyć laminarny ruch wody od ruchu turbulentnego. Ogólnie rzecz biorąc korale preferują ruch laminarny, ponieważ łatwiej im z takiej wody wyłapywać pokarm. Ruch laminarny wcale nie musi być słaby, ważne żeby był jednorodny. Nie mylmy jednak ruchu laminarnego o zmiennym kierunku z ruchem turbulentnym.

Jak więc dobrać cyrkulację? Można odnieść się to miejsc zamieszkania poszczególnych zwierząt, aby mieć ogólne rozeznanie w ich wymaganiach.  Jest jednak pewna niepisana zasada, którą można się posłużyć planując obsadę koralową i cyrkulację. Mówi ona, że: „Im większe polipy ma koral, tym słabszą cyrkulację potrzebuje” – są oczywiście wyjątki, ale daje nam ona pewien pogląd na wymagania korali.

Co brać pod uwagę planując cyrkulację?

• Obsada koralowa – Korale SPS ogólnie wymagają najsilniejszej cyrkulacji. Nie oznacza to jednak, że wszystkie z nich mają takie same wymagania. Korale takie jak Stylophora, Millepora czy większość montipor, będą preferowały prąd wody słabszy niż większość popularnych Acropor czy Pocillipor. Korale LPS potrzebują spokojnego i laminarnego przepływu. Korale miękkie, podobnie jak LPSy i ukwiały lepiej się będą czuły w słabszym prądzie wody, który nie będzie szarpał ich polipów.
• Obsada ryb – W naturze ryby zamieszkują lokacje odpowiednie dla swojego temperamentu i budowy ciała. Niestety do akwarium trafiają często gatunki, które w naturze nie zamieszkują biotopu podobnego to tego w akwarium. Ryby większe i silniejsze np. pokolce dużo łatwiej radzą sobie w silnym prądzie. Natomiast ryby małe i delikatne np. iglicznie i koniki morskie będą nie dadzą rady przezwyciężyć prąd, który jest zbyt silny. W akwarium takie ryby będą siedziały w miejscach o najmniejszej cyrkulacji, czyli najczęściej gdzieś w kącie lub co gorsza, zostaną przyssane do silnej pompy. To samo tyczy się gatunków, które w naturze zamieszkują małe rewiry – w praktyce nie są one zbyt dobrymi pływakami.
• Wydajność pomp – pamiętajmy, że często to, co napisane na pompie nie zawsze idzie w parze z rzeczywistą wydajnością sprzętu. Poza tym, każda pompa cyrkulacyjna z czasem traci na wydajności ze względu na porastające ją glony i film bakteryjny. Dlatego zawsze warto mieć pompy silniejsze, ale ustawione na przykład na 50%. Wraz ze spadkiem wydajności można zwiększyć moc pompy. Wcześniej czy później jednak takie pompy trzeba wyczyścić.
• Układ skały – każda przeszkoda na drodze strumienia wody spowoduje jego zwolnienie. Jeśli planujemy luźną i ażurową konstrukcje skalną to będziemy potrzebowali mniejszej cyrkulacji niż w przypadku większych skalnych ścian.
• Rozrost korali – podobnie jak skała, rozrastające się korale będą hamowały cyrkulację. O ile na początku, w młodym akwarium korale są małe, o tyle w dojrzałym akwarium spore i mocno rozgałęzione korale będą wymagały dołożenia dodatkowej mocy pomp, aby utrzymać odpowiedni poziom cyrkulacji.

Jak ustawić cyrkulację w akwarium…?

Idealnie dobrana cyrkulacja to taka, przy której nie mamy tzw. „martwych” stref nieruchomej wody, a jednocześnie nie mamy przemieszczania piasku i szarpania korali LPS. W praktyce jednak to bardzo trudno uzyskać. Prawdopodobnie łatwiej będzie taki ruch wody uzyskać jedną większą pompą, której prace wspomożemy mniejszymi pompami skierowanymi w miejsca o stojącej wodzie. Całkiem dobrze radzi sobie tutaj pompa Maxspect Gyre, o której pisaliśmy dwa tygodnie temu. Tak czy siak, ustawienie odpowiedniej cyrkulacji wymaga odrobinę cierpliwości i czasami trzeba “odbić” strumień wody od szyby, żeby osiągnąć optymalny rezultat

Dobrym pomysłem jest stosowanie kilku pomp razem i naprzemiennie. W ten sposób uzyskamy zmienny kierunek cyrkulacji, który zapewni nam optymalny ruch wody i brak martwych stref. Ważne jest też, aby ustawiając kierunek dmuchania pomp, unikać bezpośredniego dmuchania na korale. Zbyt silny prąd stresuje korale powodując retrakcję polipów, a w skrajnych przypadkach może nawet uszkodzić tkankę korala. Może też przesuwać i wywracać korale, które mogą się wzajemnie dotykać i żądlić.

W celu zapewnienia czystości skały i podniesienia osadów dennych można, co parę dni włączyć pompy na kilkanaście minut na ich maksymalną moc. Taki kilkuminutowy „sztorm” nie jest niebezpieczny dla korali o ile zwiększamy moc stopniowo, dając im czas na skrócenie polipów.  Musimy też uważać, aby nie podniosło się zbyt dużo piasku, który może drażnić zwierzęta w akwarium.

Będąc w ciągłym ruchu, woda na rafach koralowych jest źródłem życia – dostarcza tlen i pokarm,

Podsumowanie

Jeśli przebrnęliście przez cały artykuł, to porównanie cyrkulacji w akwarium do krwioobiegu u człowieka prawdopodobnie wyda się Wam bardzo trafne. Jest to bardzo istotny element akwarium, który często jest traktowany po macoszemu. Dobra cyrkulacja nie tylko pomaga zapewnić stabilne pH, ale i dostarcza niezbędnych dla życia substancji odżywczych osiadłym organizmom. Zapobiega osiadaniu i kumulacji detrytusu w akwarium, którego nadmiar może prowadzić do powstawania plag na skutek uwalniania nutrientów. Jednak dobre ustawienie cyrkulacji w systematycznie zmieniających się warunkach w akwarium wcale nie jest łatwym wyzwaniem. Za słaba, nie spełni swojego zadania, za mocna, może poniszczyć korale i zrobić burzę piaskowa w akwarium.

Mam nadzieję, że rozjaśniłem Wam znaczenie cyrkulacji w akwarium i przy projektowaniu nowego zbiornika, poświęcicie temu zagadnieniu więcej czasu.