Sceptycznie o zestawach testowych, i pogoni za liczbami i fosforanem

[Osmodeusz 115]

Rich Ross i Chris Jury

W świecie akwarystów istnieje wiele standardowych parametrów, które akwaryści starają się dopasować na swoich domowych rafach - jakość wody, widmo i intensywność światła oraz przepływ wody, żeby wymienić tylko kilka. Rzadko kiedy zastanawiamy się, skąd pochodzą te standardowe parametry, a jeszcze rzadziej rozważamy podważenie użyteczności tych parametrów. Może to prowadzić do „pogoni za liczbami” akwarystów; poprawianie parametrów wody, aby osiągnąć standardowy cel. Często ludzie myślą, że trafienie magicznej liczby z natury skutkuje lepszym, zdrowszym czołgiem. W ciągu ostatnich kilku lat zajmowanie się fosforanem w akwariach morskich stało się jednym z najczęściej omawianych parametrów `` kontrola obowiązkowa za wszelką cenę '', a w tym artykule przyjrzymy się pewnym dowodom, które kwestionują wiarygodność testowania

Wyświetlacz Richa o pojemności 150 galonów, w systemie o pojemności 300 galonów, pracuje z poziomem fosforanów na poziomie 1,24 ppm, czyli na poziomie 24,8 razy wyższym niż często zalecane 0,05 ppm. Zdjęcie: Richard Ross.

Krótkie przypomnienie, aby ustawić scenę

 

Sceptycyzm to metoda, a nie stanowisko. Oficjalnie można ją zdefiniować jako metodę intelektualnej ostrożności i zawieszonego osądu. Jako sceptyczny Reefkeeper decydujesz, co jest najlepsze dla ciebie, twoich zwierząt i twojego portfela, opierając się na krytycznym myśleniu: nie tylko dlatego, że słyszałeś, jak ktoś inny to powiedział. Celem tej serii artykułów nie jest przedstawienie przepisów na rafy ani wskazanie, które pomysły są błędne lub które produkty naprawdę robią to, co mówią, które twierdzą lub który ekspert wierzyć - celem jest pomoc. dokonuj tego rodzaju ustaleń dla siebie, jednocześnie rozwijając swoją wiedzę o słonej wodzie w obliczu czasami przytłaczających, sprzecznych rad.

W pogoni za liczbami

Niektórzy uważają, że kontrolowanie fosforanów jest kluczem do tego, aby twoja rafa nie wyglądała jak ten eutroficzny bałagan. Prawda może być bardziej skomplikowana. (c) Wolcott Henry 2005 / Marine Photobank.

Czasami właściciele raf wpadają w pułapkę „pogoni za liczbami” - próbując dostosować jakość wody, aby dotrzeć do strefy złotogłowej. Głównym problemem związanym z tym podejściem jest to, że wymaga ono od akwarysty niemal ciągłych zmian jakości wody w oparciu o niewielkie wyprowadzenia ze standardowego parametru „nastawy”; często te zmiany są wykonywane ręcznie przez dodanie buforów, dodatków i mikstur. Przy tak wymagającej metodologii konserwacji prędzej czy później coś pójdzie nie tak - na przykład przypadkowe przedawkowanie jakiejś substancji chemicznej do akwarium, co prowadzi do kaskady znacznie poważniejszych problemów. Jednak precyzyjna kontrola wielu parametrów jakości wody w akwarium jest zarówno niepotrzebna, jak i niemożliwa, biorąc pod uwagę nieodłączną nieprecyzyjność związaną z normalnymi, hobbystycznymi zestawami testowymi. Na przykład, nie ma sensu tracić czasu i pieniędzy na próbę obniżenia odczytów fosforanów z 0,06 do 0,05 ppm, częściowo dlatego, że efektywna różnica między tymi dwoma liczbami jest tak mała, ale co ważniejsze, pogoń za liczbami może być problematyczna ze względu na nieodłączne ograniczenia w testowaniu metodologia; jest całkiem możliwe, że wyniki 0,05 i 0,06 ppm mogą pochodzić z próbek wody o dosłownie tym samym stężeniu fosforanów.

Zestawy testowe dostępne dla akwarysty domowego i inne metodologie testowe w tym zakresie mają nieodłączne ograniczenia zarówno pod względem dokładności, jak i precyzji i są tak niezawodne, jak techniki stosowane przez osobę przeprowadzającą test. Pomiar poziomu wody w fiolkach zestawu testowego od podstawy łąkotki lub od góry łąkotki ma duże znaczenie dla wyniku. Odmierzenie ilości odczynnika w strzykawce dozującej od góry lub od dołu tłoka ma duże znaczenie. Ma to duże znaczenie, jeśli chodzi o określenie punktu końcowego miareczkowania. Podczas miareczkowania Czy zakładasz, że osiągnąłeś punkt końcowy, gdy widzisz, że próbka testowa zmienia kolor? Zacząć zmieniać kolor? Ustabilizować się do zmienionego koloru? Duże znaczenie dla wyników testów ma to, że testy są przeprowadzane za każdym razem przy użyciu tych samych technik, ponieważ niewielkie zmiany w metodyce mogą znacząco wpłynąć na ostateczny wynik testu. Istnieje wiele zmiennych związanych z testowaniem wody, więc postępuj metodycznie i postępuj zgodnie z instrukcjami zestawu testowego tak dokładnie, jak to możliwe, i wykonuj wszystkie testy w ten sam sposób za każdym razem, aby zminimalizować artefakty i błędy proceduralne.

Precyzja i dokładność

Zbiornik rafowy Joe Yaillo o pojemności 20 000 galonów w Long Island Aquarium and Exhibition Centre jest prawdopodobnie jednym z najbardziej udanych zbiorników rafowych na świecie. Joe mówi: „Jestem bardzo szczęśliwy, jeśli mogę utrzymać {poziom fosforanów} na poziomie 0,12 ppm. Zdjęcie: Richard Ross.

Nawet jeśli osoba korzystająca z zestawu testowego przywiązuje dużą wagę do wszelkich metod testowania, istnieją nieodłączne ograniczenia dotyczące każdej metodologii testowania, a wiele naszych zestawów testowych nie jest tak dokładnych ani precyzyjnych, jak mogłoby się wydawać. Zastanówmy się najpierw, co oznaczają terminy „precyzja” i „dokładność”. Precyzja jest definiowana jako powtarzalność wyników jednego testu w stosunku do innych. To znaczy, jeśli testujemy tę samą wodę za pomocą tego samego zestawu testowego, czy za każdym razem otrzymujemy mniej więcej tę samą liczbę, czy też otrzymujemy szeroki zakres zmienności za każdym razem, gdy używamy zestawu? Dokładność jest definiowana jako stopień, w jakim zbliżamy się do prawdziwej wartości za pomocą naszego zestawu testowego. Korzystając z realistycznego przykładu akwarium, moglibyśmy wyobrazić sobie wodę morską o stężeniu magnezu dokładnie 1300 ppm. Powiedzmy, że używamy zestawu testowego do trzykrotnego określenia stężenia magnezu w tej wodzie morskiej i otrzymujemy wartości 1150, 1160, 1145 ppm. Zestaw testowy jest dość precyzyjny, ale nie jest zbyt dokładny, ponieważ średnia z tych trzech wartości wynosi 1152 ppm, co nie jest bardzo zbliżone do prawdziwej wartości 1300 ppm. Odwrotnie, jeśli otrzymamy wartości 1100, 1250, 1500 ppm, średnia z tych trzech daje nam 1283 ppm, co jest zbliżone do prawdziwej wartości 1300 ppm, więc zestaw jest stosunkowo dokładny, ale niezbyt dokładny. Idealnie byłoby, gdyby nasze zestawy testowe były tak dokładne i precyzyjne, jak to tylko możliwe.
 

Ten zbiornik rafowy w Akwarium Steinhart ma poziom fosforanów wynoszący 0,1 ppm, dwa razy więcej niż ogólnie zalecany poziom, ale nie wydaje się bolesny. Korale są solidne i mocne. Zdjęcie: Richard Ross.

Biorąc pod uwagę nieodłączne niepewności naszych zestawów testowych i stopień zmienności ze strony użytkownika, większość zestawów testowych klasy hobbystów będzie miała niepewność (tj. Prawdopodobny zakres błędu) rzędu co najmniej 5–10% wartości będącej mierzone i znacznie wyższe w niektórych sytuacjach. Gdybyśmy mieli zmierzyć stężenie magnezu w wodzie morskiej, która ma rzeczywiste stężenie 1300 ppm za pomocą dobrej jakości zestawu dla hobbystów, moglibyśmy łatwo uzyskać wartości w zakresie 1200-1400 ppm podczas każdego indywidualnego miareczkowania (tj. Błąd 7,7% lub około 3,8% wokół średniej). Oczywiście stężenie magnezu w wodzie morskiej tak naprawdę się nie zmienia, gdy pobieramy próbki do miareczkowania. Zamiast tego otrzymujemy różnice w naszych wynikach testów z powodu niepewności zestawu testowego. Jeśli weźmiemy pod uwagę błąd użytkownika, ta niepewność może stać się znacznie bardziej znacząca. Na przykład, co by się stało, gdyby dana osoba nieznacznie, ale konsekwentnie dodawała zbyt mało wody do fiolki zestawu testowego? Zamiast uzyskiwać średnie stężenie magnezu na poziomie 1300 ppm, z zakresem 1200-1400 ppm dla poszczególnych testów, mogą uzyskać średnią tylko 1100 ppm w zakresie 1000-1200 ppm. Akwarysta może celować w 1300 ppm Mg2 + w swoim akwarium - blisko naturalnej wody morskiej - i, jeśli goni za liczbami, zacząć wprowadzać poprawki, jeśli stężenie magnezu różni się o więcej niż 50 ppm. W związku z tym osoba ta może często dokonywać bardzo częstych, drobnych poprawek w swoim akwarium, doprowadzając się do szaleństwa i ostatecznie popełnić jakiś poważny błąd, który negatywnie wpłynie na jej zbiornik, nie dlatego, że te korekty były potrzebne,

Szukaj trendów, a nie szczegółów

Nie popełnij błędu, często pomiary różnych parametrów jakości wody w akwarium przy użyciu zestawów testowych są często przydatne i konieczne. Jednak mogą pojawić się problemy, jeśli nie uda nam się rozpoznać, że te zestawy testowe podają tylko przybliżone wartości tych parametrów, a te przybliżone wartości z natury wiążą się z pewnym stopniem błędu, w tym przypadkowymi odchyleniami. Wracając do naszego powyższego przykładu stężenia magnezu: akwarysta może uzyskać stężenie magnezu za pomocą zestawu testowego 1380, 1230, 1300 ppm w kolejnych tygodniach i zastanawiać się, dlaczego w ich zbiorniku było tak duże zróżnicowanie, podczas gdy w rzeczywistości stężenie magnezu było stabilny przy 1300 ppm przez cały okres trzech tygodni. W tym przypadku pozorna zmiana z tygodnia na tydzień jest artefaktem, a nie rzeczywistością. I odwrotnie, osoba może otrzymać wartości 1300, 1280, 1320 ppm w kolejnych tygodniach i stwierdza się, że stężenie magnezu w zbiorniku było względnie stabilne, podczas gdy w rzeczywistości stężenie powoli spadało z 1330 do 1270 ppm w ciągu tych trzech tygodni. W obu przypadkach rzeczywisty zakres zmienności (lub jej braku) jest po prostu zbyt mały, aby można go było dokładnie wykryć za pomocą kilku testów.

Widok z góry na oszałamiający zbiornik rafowy Joe Yaliio. Nie wydaje się, aby na żaden z koralowców w tym zbiorniku wpływał w decydujący sposób poziom fosforanów dwukrotnie przewyższający standardowe zalecane poziomy. Zdjęcie: Richard Ross.

Jeśli dwukrotnie przeprowadzisz test wody na poziom fosforanów z tą samą wodą, jest mało prawdopodobne, że za każdym razem uzyskasz dokładnie ten sam wynik. Najpierw możesz uzyskać 0,05 ppm, po drugie 0,06 ppm - więc któremu z nich możesz zaufać? Niektórzy właściciele raf będą ponownie testować próbkę wody, jeśli początkowo uzyskają wynik, który im się nie podoba, i będą testować, dopóki nie uzyskają takiego, który im się podoba. Jednak druga strona jest często nieprawdziwa - ludzie zwykle nie sprawdzają ponownie próbki, gdy otrzymają początkowy odczyt, który im się podoba. Nazywa się to błędem konformacyjnym, szukaniem wyniku, którego już chcesz, i jest to pułapka, której należy unikać, ponieważ wynik został wybrany, a nie określony.

Uważaj, uważając, że wyniki testu są zbyt dokładne lub zbyt precyzyjne - zamiast tego wykorzystaj je do przyjrzenia się ogólnym trendom i uzyskania zgrubnych szacunków parametrów, które Cię interesują, zamiast próbować ustalać liczby. Coś do wypróbowania w domu - uruchom tę samą próbkę wody trzy lub cztery razy, upewniając się, że używasz tych samych technik, których używasz podczas testowania wody (np. Nie przerywaj wcześniej miareczkowania ani nie przedłużaj go poza punkt końcowy, aby pasował) wyniki uzyskane w poprzednim teście) i zobacz, jakie wyniki uzyskasz.

Ten miękki zbiornik w Steinhart Aquarium ma poziom fosforanów 0,218 ppm i nie jest porośnięty algami.

 

0,05 ppm, magiczna liczba dla fosforanów

Ludzie strzelają do 0,05 ppm lub mniej, aby utrzymać stężenie fosforanów w zbiorniku, a liczba ta jest często podawana jako stężenie na naturalnych rafach koralowych. Co ciekawe, rzeczywistość jest taka, że PO43- * naturalnej wody morskiej znacznie się różni na rafach koralowych w różnych lokalizacjach. Obawa stała się taka, że przy poziomach PO43- powyżej 0,05 ppm glony przejmą kontrolę nad akwarium, kamienne korale staną się słabe i kruche i będą rosły powoli, a jeśli poziom fosforanów jest wysoki, twoja rafa jest w śmiertelnym niebezpieczeństwie. W ciągu ostatnich 5–10 lat byliśmy świadkami eksplozji metodologii usuwania fosforanów, ale nie jest jasne, czy poświęcanie czasu i pieniędzy na walkę z fosforanem z natury skutkuje lepszą rafą?

Co jest naturalne?

Na naturalnych rafach koralowych stężenie fosforanów może się znacznie różnić w zależności od lokalizacji, w zależności od kilku czynników. Dla większości raf koralowych typowe stężenie fosforanów jest rzędu 0,05-0,3 µM (mikromol - jednostka miary zwykle stosowana w nauce) lub około 0,005-0,03 ppm (Kleypas i in., 1999; Szmant, 2002), który znajduje się w tym samym sąsiedztwie, co zwykle zalecane dla zbiorników rafowych. Używając zestawu testowego dla hobbystów, ten poziom fosforanów dawałby tylko słabą nutę niebieskiego w fiolce testowej - lub wcale, w zależności od wzroku. Jednak wartości, które są zarówno znacznie niższe, jak i znacznie wyższe, można zaobserwować naturalnie na niektórych rafach koralowych.

Korale i algi na rafach koralowych szybko pobierają fosforany z otaczającej wody morskiej, gdy są dostępne. W rzeczywistości wykazano, że rafy koralowe mają tendencję do zasysania fosforanów tak szybko, jak jest to fizycznie możliwe (Falter i in., 2004). W miejscach takich jak płaska rafa koralowa w zatoce Kāne'ohe na Hawajach - która jest bardzo szeroką rafą płaską o średnicy około 1,5 mili (2,4 km) - rafa jest w stanie tak skutecznie wysysać fosforany z wody, że tworzy Warunki „ultra-oligotroficzne”, gdy przepływa nad nią woda morska (M. Atkinson, komisarz). W tym przypadku nie jest niczym niezwykłym znalezienie stężeń fosforanów na bardzo dolnej granicy wykrywalności naukowej - rzędu 0,005–0,01 µM lub 0,0005–0,001 ppm. Jest to znacznie niższe stężenie fosforanów, niż można byłoby wykryć za pomocą zestawów testowych klasy hobbystów. W rzeczywistości, zajęłoby 10-50 razy większe stężenie, aby w fiolce testowej zestawu dla hobbystów pojawiła się słaba nutka niebieskiego. Możliwe jest osiągnięcie tak niskiego stężenia fosforanów w akwarium rafowym (Wiedenmann i in., 2013), ale niemożliwe jest wykrycie stężenia znacznie poniżej 0,03 ppm przy użyciu zestawu dla hobbystów.

Powszechna mądrość dotycząca hodowców raf mówi, że wysoki poziom fosforanów zamieni twoją rafę w farmę alg, ale czy to naprawdę prawda? Zdjęcie: Paul Dyer.

Rozważmy teraz drugą stronę medalu: stężenia fosforanów na naturalnie bogatych w składniki odżywcze rafach. Większość raf koralowych o wysokiej zawartości składników odżywczych występuje na obszarach upwellingu, zwłaszcza we wschodnim tropikalnym Pacyfiku, środkowym Pacyfiku, w pobliżu równika, na Morzu Arabskim i kilku innych miejscach. Głęboka, oceaniczna woda jest naturalnie znacznie bogatsza w składniki odżywcze niż większość powierzchniowych wód morskich. Kiedy występuje w naturze upwelling, dostarcza duże ilości składników odżywczych (w tym fosforanów) do płytkiej wody. Na tych rafach typowe stężenie fosforanów może wynosić 0,3-0,5 µM lub około 0,03-0,05 ppm, ale stężenie fosforanów może czasami osiągnąć wartości 0,9 µM (0,09 ppm), a nawet 1,5 µM (0,15 ppm) na krótkie okresy czasu (Szmant, 2002). Niekoniecznie są to te, które uważalibyśmy za „wysokie” stężenia fosforanów w akwarium, niemniej jednak są one na poziomie lub powyżej typowego zalecanego limitu dla fosforanów w akwarium rafowym. Początkowo można by przypuszczać, że rafy te powinny być w bardzo złym stanie, zagłębione przez glony, ale niektóre z nich należą do najzdrowszych na świecie. Ten dobry stan zdrowia jest prawdopodobnie przynajmniej częściowo związany z faktem, że rafy te są bardzo odległe i narażone są na niewiele bezpośrednich, ludzkich oddziaływań (Sandin i in., 2008).

Podwyższony fosforan na dzikich rafach koralowych: wyłaniający się obraz

 

Nie popełnij błędu, jednym z najskuteczniejszych sposobów uszkodzenia lub zniszczenia rafy koralowej w naturze jest zrzucenie do niej dużej ilości składników odżywczych, w tym fosforanów. Klasyczny przykład wpływu wzbogacania w składniki odżywcze raf koralowych pochodzi z zatoki Kāne'ohe na Hawajach (recenzja Hunter i Evans, 1995). Po II wojnie światowej populacja Kāne'ohe, HI i obszarów otaczających zatokę Kāne'ohe wzrosła z zaledwie kilku tysięcy do kilkudziesięciu tysięcy (obecnie około 35 000 mieszkańców miasta Kāne'ohe, kilka tysięcy więcej w pobliskich obszarach). Wraz ze wzrostem populacji nastąpił szybki rozwój zlewni wpływających do Zatoki. Po II wojnie światowej i do późnych lat siedemdziesiątych XX wieku ścieki z Kāne'ohe i pobliskiej bazy piechoty morskiej Hawai'i były zrzucane bezpośrednio do południowej zatoki Kāne'ohe. W ciągu kilkudziesięciu lat rafy w południowej części Zatoki zostały poważnie zniszczone. Około 90-99% koralowców, które żyły tam przed II wojną światową, po prostu wymarło i zostało zastąpione różnymi bezkręgowcami i algami filtrującymi i odżywiającymi depozyty. W centralnej części Zatoki, dalej od dopływu ścieków, rafy zostały mocno zarośnięte przez bąbelkowe algi Dictyosphaeria cavernosa, które dusiły się i rosły tuż nad koralowcami. Tylko w północnej części Zatoki, kilka mil od dopływu ścieków i lepiej wypłukanej przez otwarty ocean, rafy pozostały stosunkowo zdrowe. W związku z rosnącymi obawami dotyczącymi wpływu dopływu ścieków, odpływy ścieków zostały przeniesione z Zatoki do głębokich wód przybrzeżnych w latach 1978/79. W ciągu następnych 30 lat rafy wykazały dramatyczny poziom regeneracji. Powoli, ale zdecydowanie glony i bezkręgowce, które zdusiły korale i zajmowały przestrzeń, zaczęły wymierać, a koralowce odrastały i pomyślnie się rozmnażały. Dziś, ponad 40 lat po przekierowaniu ścieków, pokrywa koralowa (czyli część raf pokrytych żywym koralem) wzrosła z zaledwie 1-2% w latach siedemdziesiątych XX wieku do 50-90% na wielu z nich. rafy, które są podobne do pokrywy koralowej w północnej części Zatoki, która ma niewielkie oddziaływanie. Istnieją inne przykłady negatywnego wpływu wzbogacenia w składniki odżywcze na rafy koralowe, ale to chyba najbardziej wyraźny. Dodanie wielu dodatkowych składników odżywczych (w tym fosforanów) do raf prawie je zabiło. Usunięcie tych stresorów pozwoliło rafom się zregenerować, chociaż nie wszystkie rafy koralowe dotknięte nadmiarem składników odżywczych miały tyle szczęścia. algi i bezkręgowce, które zdusiły korale i zajmowały przestrzeń, zaczęły wymierać, a koralowce odradzały się i rozmnażały. Dziś, ponad 40 lat po przekierowaniu ścieków, pokrywa koralowa (czyli część raf pokrytych żywym koralem) wzrosła z zaledwie 1-2% w latach siedemdziesiątych XX wieku do 50-90% na wielu z nich. rafy, które są podobne do pokrywy koralowej w północnej części Zatoki, która ma niewielkie oddziaływanie. Istnieją inne przykłady negatywnego wpływu wzbogacenia w składniki odżywcze na rafy koralowe, ale ten jest chyba najbardziej wyraźny. Dodanie wielu dodatkowych składników odżywczych (w tym fosforanów) do raf prawie je zabiło. Usunięcie tych stresorów pozwoliło rafom się zregenerować, chociaż nie wszystkie rafy koralowe dotknięte nadmiarem składników odżywczych miały tyle szczęścia. algi i bezkręgowce, które zdusiły korale i zajmowały przestrzeń, zaczęły wymierać, a koralowce odradzały się i rozmnażały. Dziś, ponad 40 lat po przekierowaniu ścieków, pokrywa koralowa (czyli część raf pokrytych żywym koralem) wzrosła z zaledwie 1-2% w latach 70-tych XX wieku do 50-90% na wielu z nich. rafy, które są podobne do pokrywy koralowej w północnej części Zatoki, która ma niewielkie oddziaływanie. Istnieją inne przykłady negatywnego wpływu wzbogacenia w składniki odżywcze na rafy koralowe, ale ten jest chyba najbardziej wyraźny. Dodanie wielu dodatkowych składników odżywczych (w tym fosforanów) do raf prawie je zabiło. Usunięcie tych stresorów pozwoliło rafom się zregenerować, chociaż nie wszystkie rafy koralowe dotknięte nadmiarem składników odżywczych miały tyle szczęścia.

Dzikie rafy mogą być bardzo odporne na duże ilości składników odżywczych, pod warunkiem, że nie przetrwają zbyt długo. Jaki wpływ ma ten rdzewiejący sprzęt budowlany w pobliżu koralowców? Trudno mi powiedzieć, biorąc pod uwagę inne skutki w tym obszarze. Zdjęcie: Richard Ross.

Przed przekierowaniem ścieków średnie stężenie fosforanów w całej zatoce Kāne'ohe wynosiło około 0,3 µM lub około 0,03 ppm, ale osiągnęło około 0,9 µM lub 0,09 ppm w południowej części zatoki, która była silnie dotknięta oddziaływaniami. Po przekierowaniu średnie stężenie fosforanów w całej zatoce spadło do około 0,1 µM lub około 0,01 ppm, a maksymalnie około 0,2 µM lub około 0,02 ppm. Jest to niezwykłe w kontekście stężeń fosforanów obserwowanych na innych rafach koralowych. W okresie odprowadzania ścieków do Zatoki stężenie fosforanów wzrosło do poziomów obserwowanych na naturalnie bogatych w składniki odżywcze rafach, a rafy w Zatoce zostały zdewastowane. Po zmianie kierunku stężenie fosforanów spadło do poziomów typowych dla większości raf koralowych, a rafy w Zatoce zaczęły się odradzać. W związku z tym,

Rozważmy teraz przypadek niedawno zgłoszonych „czarnych raf” (Kelly i in., 2012). Wyspy Line są położone okrakiem na równiku, na południe od Hawajów. Ze względu na upwelling równikowy wiele z tych raf należy do kategorii raf o wysokiej zawartości składników odżywczych, jednak te bardziej oddalone są bardzo zdrowe. Na atolu Kingman, rafie Millennium i wyspie Tabuaeran znajdują się wraki starych statków. W sąsiedztwie wraków rafy uległy całkowitemu przekształceniu. Zamiast gęstych, zdrowych koralowców rafy są pokryte przez sinice, inne algi i detrytus. Wiele koralowców, które pozostają na tych obszarach, jest chorych i umiera. Równikowa strefa upwellingu jest jednym z tak zwanych regionów oceanu o wysokiej zawartości składników odżywczych i niskiej zawartości chlorofilu. To jest, można by się spodziewać, że w tym regionie będzie o wiele większy wzrost glonów z powodu podwyższonej ilości składników odżywczych niż to, co faktycznie obserwuje się. Przekonująco wykazano, że w wielu z tych regionów występują stosunkowo niewielkie ilości glonów, ponieważ nie ma wystarczającej ilości dostępnego żelaza, które jest krytycznym mikroelementem. W związku z tym glony w tych regionach nie mogą rosnąć zbyt szybko pomimo dużej ilości składników odżywczych, w tym fosforanów, ponieważ brakuje w nich żelaza. Z czego zrobione są te wraki statków? Bingo, zgadłeś: żelazo.

Krawędź / molo z widokiem na hawajski instytut biologii morskiej na wyspie Coconut w zatoce Kaneohe.

Wydaje się, że podwyższona zawartość składników odżywczych, w tym fosforanów, nie stanowi problemu dla raf, o ile wzrost glonów i drobnoustroje chorobotwórcze są ograniczone przez inny czynnik - w tym przypadku dostępność żelaza. Kiedy ograniczenie żelaza zostaje złagodzone, rafy reagują na wysokie składniki odżywcze w podobny sposób, jak te w zatoce Kāne'ohe: koralowce giną, a inne organizmy przejmują kontrolę. Wyłaniający się obraz naturalnych raf koralowych jest taki, że nadmierne wzbogacenie w składniki odżywcze może poważnie uszkodzić rafę, ale skutki zależą od kontekstu, w którym to wzbogacenie ma miejsce. To, co jest bezpieczne dla jednej rafy koralowej, może wystarczyć do zniszczenia innej. Negatywne skutki mogą być również w dużej mierze pośrednie. Oznacza to, że z obserwacji całych raf koralowych niekoniecznie wynika, czy podwyższone składniki odżywcze (w tym fosforany) bezpośrednio szkodzą koralowcom,

Podwyższony fosforan i korale: czy wiemy, co myślimy, że wiemy?

Patrząc na dostępne anegdoty, możemy pomyśleć, że zbiorniki z dużą zawartością fosforanów będą ogrodami glonów, a koralowce SPS trzymane w takich zbiornikach staną się tak kruche, że przy najmniejszym dotknięciu zmienią się w kredowy pył. Niektórzy ludzie twierdzą, że ich problemy z glonami ustąpiły, gdy obniżyli poziom fosforanów w akwarium, jednak wiele z tych zbiorników jest również młodych i może z łatwością przejść przez jeden z wielu cykli, których doświadczają rafy w niewoli. Może się zdarzyć, że problemy z glonami rozwiązałyby się same bez zmian poziomu fosforanów. W tym przypadku mamy jednak coś więcej niż tylko anegdotę do przepracowania.

Wczesne badania wpływu wzbogacania w składniki odżywcze (w tym wzbogacanie w fosforany) na koralowce ogólnie wykazały, że zwiększona podaż składników odżywczych prowadzi do zmniejszenia tempa wzrostu koralowców. Stworzono szereg hipotez, aby wyjaśnić dlaczego, z różnymi poziomami wsparcia. W szczególności w przypadku fosforanu wiadomo, że jony fosforanowe mogą oddziaływać z kryształami węglanu wapnia w taki sposób, że zakłócają strukturę rosnącego kryształu i mówi się, że „zatruwają” powierzchnię. Niektórzy wysuwali hipotezę, że podwyższone stężenie fosforanów może zmniejszyć tempo wzrostu koralowców, zatruwając wzrost kryształów, gdy koralowce pracowały nad utworzeniem szkieletów, a przynajmniej niektóre z wczesnych prac w tym obszarze wydawały się zgodne z hipotezą.

Czy twoje koralowce są skazane na wygląd tego schyłku dzikiej rafy z powodu wysokiego poziomu fosforanów? Może, może nie. Zdjęcie: Richard Ross.

W połowie lat 90-tych na Wielkiej Rafie Koralowej prowadzono projekt ENCORE (Wpływ wzbogacania składników odżywczych na rafy koralowe) (Koop i in., 2001). Doświadczenie to polegało na dozowaniu stężonych roztworów soli amonowych i fosforanowych do koralowców mikroszponowych w czasie odpływu w ciągu 2 lat i ocenie różnorodnych reakcji różnych organizmów rafowych. W przypadku wzbogacenia w składniki odżywcze stwierdzono szereg subtelnych, negatywnych skutków, ale wiele zmiennych odpowiedzi nie reagowało w oczekiwany sposób. W szczególności, przy wzbogacaniu w fosforany, kilka gatunków koralowców doświadczyło wyższego tempa wzrostu. Hmmm… Mikrogęstość szkieletu również wykazywała tendencję do nieznacznego wzrostu na końcach gałęzi Acropora longicyanthis pod wpływem wzbogacania fosforanem, chociaż gęstość szkieletowa miała tendencję do nieznacznego spadku. Hmmm…Opierając się na wcześniejszych pracach i na podstawie tego, co sądziliśmy, że wiemy o wpływie fosforanów na wzrost koralowców, wyniki te nie były wcale takie, jakich się spodziewano.

Dwa inne niedawne badania naprawdę zaczęły rozwiać tajemnicę tego, co myśleliśmy, że wiemy o wpływie podwyższonego poziomu fosforanów na koralowce. Godinot i in. (2011) zbadali wpływ stężenia fosforanów (0,00, 0,05 i 0,25 ppm) na wzrost i różne reakcje fizjologiczne koralowca Stylophora pistillata . Podobnie Dunn i wsp. (2012) zbadali wpływ wzbogacania fosforanów (0,09, 0,2 i 0,5 ppm) na koralowiec Acropora muricata. Oba te badania przeprowadzono w akwariach, gdzie można było zminimalizować przynajmniej część negatywnych, pośrednich skutków wzbogacenia w składniki odżywcze, które mogą wystąpić na prawdziwej rafie koralowej, takich jak przerost glonów. Co zaskakujące, w obu badaniach korale rosły najszybciej przy najwyższych badanych stężeniach fosforanów (odpowiednio 0,25 i 0,5 ppm). W rzeczywistości tempo wzrostu koralowców dla obu gatunków rosło liniowo wraz ze stężeniem fosforanów. Przynajmniej w przypadku A. muricata gęstość szkieletu była również najniższa dla szybko rosnących koralowców o wysokim stężeniu fosforanów, chociaż obniżona gęstość szkieletu w okresach szybkiego wzrostu jest powszechna dla wielu koralowców.W związku z tym korale te rosły najszybciej i wydawały się „szczęśliwsze” przy stężeniach fosforanów rzędu 5-10 razy większych niż powszechnie zalecana górna granica dla zbiorników rafowych lub około 10-50 razy większa niż stężenie fosforanów typowo obserwowane na większości raf koralowych.

Glony mogą nie być złe. Bąbelkowe algi są wykorzystywane przez niektóre błazenki jako miejsce lęgowe. Zdjęcie: Barry Geller.

Na naturalnej rafie koralowej prawie niemożliwe jest osiągnięcie tak wysokiego stężenia składników odżywczych bez przekształcenia rafy w bagno, zagłębione przez glony i pełne detrytusów. Jednak w niewoli możliwe jest posiadanie wyższych stężeń fosforanów niż zwykle występuje w przyrodzie, jednocześnie zapobiegając przerostowi glonów i wielu innym negatywnym, pośrednim skutkom podwyższonego poziomu składników odżywczych na koralowce. W tych podwyższonych warunkach fosforanów, ale przy braku pośrednich stresorów, przynajmniej niektóre koralowce (i prawdopodobnie większość z nich) rosną szybciej i zachowują się „lepiej” niż w warunkach niskiego poziomu fosforanów.

Przykład

Zbiornik Richa, przedstawiony na początku tego artykułu, ma PO43- między 0,9 a 1,26 ppm co najmniej przez ostatni rok. ** Poziomy fosforanów w tym zbiorniku zostały przetestowane za pomocą Hanna Checker, SalifertZestaw do testowania fosforanów, zestaw do testowania fosforanów Morza Czerwonego i usługi testowania wody w akwarium. Woda z tego zbiornika została również przebadana w Steinhart Aquarium w Kalifornijskiej Akademii Nauk przy użyciu metody Hach z użyciem kwasu askorbinowego z użyciem molibdenianu. Wszystkie metodologie testowe dały wyniki, które były dobrze w tym samym polu, z wieloma testami przeprowadzonymi w ciągu ostatniego roku. Stężenia między 0,9 a 1,26 ppm są o wiele wyższe niż w przypadku hobby, które wynosi PO43 - 0,05 ppm, ale wyraźnie koralowce nie cierpią, a glony nie przejęły systemu. Spodziewalibyśmy się co najmniej denerwującego wzrostu glonów na tych poziomach, ale nie było nic znaczącego. Może się zdarzyć, że roślinożercy skutecznie wypasają glony, zanim stanie się to problemem. Może się zdarzyć, że niskie stężenia żelaza ograniczają wzrost glonów. Być może gęsta pokrywa koralowa nie konkuruje z glonami o nieruchomości, na których mogą rosnąć. Może to być też coś zupełnie innego.

Ile czasu i pieniędzy zamierzasz zainwestować w obniżenie poziomu fosforanów? Czy to jest potrzebne i warto?

Wiemy, że korale w tym zbiorniku są zdrowe i rosną, a eksperymenty w celu ustalenia szczegółów mogą mieć szkodliwy wpływ na system. Na przykład, jeśli zaczniemy dodawać żelazo do zbiornika, a glony zakwitną, cały koralowiec może zostać zniszczony, a Rich nie jest pewien, czy chce podjąć takie ryzyko. Może się zdarzyć, że koralowce poradziłyby sobie równie dobrze lub lepiej, gdyby poziom fosforanów w systemie został obniżony, chociaż badania omówione powyżej sugerują, że mogą faktycznie radzić sobie gorzej. Większe pytanie brzmi: ile czasu, wysiłku i pieniędzy warto poświęcić na obniżenie poziomu fosforanów? Niektóre opcje na stole obejmują ziarnisty tlenek żelaza, który może być drogi, chlorek lantanu, który może być drogi, lub być może płuczkę do darni z alg, która z czasem może okazać się niedroga. W pewnym momencie może zostać podjęta próba zastosowania metodologii redukcji fosforanów, ale jak mówi stare powiedzenie, jeśli nie jest zepsuta, nie naprawiaj tego. Ponieważ koralowce radzą sobie dobrze pomimo, a może z powodu wysokiego stężenia fosforanów, Rich może po prostu zostawić to tak, jak jest.

Co jesteśmy i czego nie mówimy

Jedną z rzeczy, o których mówimy, jest zrozumienie, że rzeczywistość badań chemii wody wiąże się z nieodłączną niepewnością, a pogoń za liczbami może być szkodliwa i nieskuteczna. Ciągłe poprawianie parametrów wody może być szkodliwe dla życia w akwarium, a także kosztowne.

W żadnym wypadku nie mówimy, że każdemu powinien zabraknąć i uruchomić rafy na wysokim poziomie PO43. Po prostu nie jesteśmy pewni, co dzieje się na tych rafach z wyższymi niż „normalne” poziomy PO43, a wszelkie zmiany metodologiczne wymagają większego zrozumienia i wsparcia, zanim będą mogły być zalecane. Mówimy o tym, jak cudowne jest to, że obserwacje z aquairsts mogą sprawić, że przyjrzymy się temu, co wcześniej uznaliśmy za „ustalone”. Może się okazać, że wyższe poziomy PO43 nie są wcale takie duże, albo może się okazać, że zrozumiemy jakiś nieznany wcześniej proces zachodzący w akwariach. Czas pokaże, a bycie częścią żywego, oddychającego, zmieniającego się wysiłku naukowego, w którym sceptyczne myślenie wpływa na wszystkie strony procesu, z pewnością wydaje się fantastyczne.

Uwagi

* Słychać zamieszanie w Internecie - „co to do cholery jest PO43-? Dlaczego po prostu nie napisać PO4? A skoro już o tym mowa, jaka jest różnica między organicznym a nieorganicznym fosforanem? ”. Są to świetne pytania, które wykraczają poza zakres tego artykułu, jednak Randy Holmes-Farley napisał obszernie o fosforanie, a ten artykuł jest doskonałym miejscem do rozpoczęcia http://reefkeeping.com/issues/2006-09/rhf/

** System został skonfigurowany od ponad 10 lat, a o niektórych szczegółach systemu możesz przeczytać tutaj: http://reefhobbyistmagazine.com/arch…3/pages/18.htm.

Bibliografia

Kleypas, JA, McManus, JW, Meñez, LAB.1999. Ograniczenia środowiskowe rozwoju rafy koralowej: gdzie wytyczamy granicę? Amerykański zoolog. 39: 146-159.

Szmant, A. 2001. Wzbogacenie w składniki odżywcze raf koralowych: czy jest to główna przyczyna upadku rafy koralowej? Estuaria. 25: 743-766.

Falter, JL, Atkinson, MJ, Merrifield, MA. 2004. Ograniczenie wchłaniania składników odżywczych przez przenoszenie masy przez zdominowaną przez fale społeczność płaską na rafie. Limnologia i Oeanografia. 49: 1820-1831.

Wiedenmann, J, D'Angelo, C, Smith, EG, Hunt, AN, Legiret, FE, Postle, AD, Achterberg, EP. 2013. Wzbogacenie w składniki odżywcze może zwiększyć podatność koralowców rafowych na bielenie. Zmiana klimatu przyrody. 3: 160-164.

Sandin SA, Smith JE, DeMartini EE, Dinsdale EA, Donner SD, et al. (2008) Baselines and Degradation of Coral Reefs in the Northern Line Islands. PLoS ONE 3 (2): e1548. doi: 10.1371 / journal.pone.0001548

Hunter, CL, Evans, CW. 1995. Rafy koralowe w zatoce Kaneohe na Hawajach: dwa stulecia zachodnich wpływów i dwie dekady danych. Biuletyn Nauk o Morzu. 57: 501-515.

Kelly, LW i in. 2012. Czarne rafy: wywołane żelazem przesunięcia fazowe na rafach koralowych. The ISMI Journal. 6: 638-649.

Koop, K. i in. 2001. ENCORE: Wpływ wzbogacenia składników odżywczych na rafy koralowe. Synteza wyników i wnioski. Biuletyn o zanieczyszczeniach morza. 42: 91–120.

Godinot C, Ferrier-Pagès C, Grover, R. 2011. Journal of Experimental Marine Biology and Ecology. 409: 200-207.

Dunn, JG, Sammarco, PW, LaFleur Jr., G. 2012. Wpływ fosforanu na wzrost i gęstość szkieletową koralowca twardzinowego Acropora muricata: kontrolowane podejście eksperymentalne. Journal of Experimental Marine Biology and Ecology. 411: 34-44.

Edytowane 25 Marzec przez Osmodeusz

[Noform 0]

Bardzo ciekawy temat, ogólnie osobiście uważam że dopóki koralowce rosną zdrowo cieszą oko i nie ma plag to nie ma co sie przejmować. Na pewno trzeba zwrócić uwagę na same gatunki koralowców i ich kolorystykę ponieważ poszczególne gatunki mogą mieć różną tolerancje na fosfor czy inny parametr o którym można dyskutować. Na sam wzrost glonów i innych alg ma wpływ szereg różnych innych parametrów  na które trzeba by jeszcze zwrócić uwagę 

[Osmodeusz 115]

W dniu 25.03.2021 o 20:41, Noform napisał:

Na sam wzrost glonów i innych alg ma wpływ szereg różnych innych parametrów  na które trzeba by jeszcze zwrócić uwagę 

Jakie to parametry ?

[Noform 0]

Chociażby no3 które wydaje mi sie nie zostało wspomniane. Że tak pozwolę sobie wkleić co znalazłem "2. ALGI – RODZAJE HODOWLI, CHARAKTERYSTYKA I PRODUKCJA BIOMASY Algi są orgazmami żyjącymi w środowiskach wilgotnych bądź wodnych [11]. Zaliczamy tu organizmy o zróżnicowanej budowie – jednokomórkowe, proste wielokomórkowe – nitkowate (mikroalgi) i plechowe (makroalgi) [4, 11, 12], organizmy prokariotyczne (sinice), jak również eukariotyczne (zielenice) [4, 15]. Do wzrostu potrzebują soli mineralnych (fosforu, żelaza, krzemu itd.), dwutlenku węgla, światła [7, 14] oraz azotu pochodzącego z procesów rozkładu (najchętniej w postaci mocznika [4]), czy jak w przypadku sinic, pobieranego wprost z atmosfery [4]. Zapotrzebowanie na nutrienty wyraża się wzorem CO0.48H1.83N0.11P0.01 opracowanym przez Grobbelaar’a [7, 11, 13]. Algi asymilują dwutlenek węgla z atmosfery (zawiera ona 360 ppmv CO2 [4], ilość nie wystarczającą do utrzymania produkcji biomasy na najwyższym poziomie [15]), CO2 rozpuszczony w medium wzrostowym, bądź ewentualnie z rozpuszczonych w medium związków węgla (przy odżywianiu heterotroficznym z asymilowanych organicznych związków węgla, pochodzących z resztek organizmów) [4]. Większość alg toleruje bardzo duże stężenia CO2, nawet do 150,000 ppmv [4]." 

[Osmodeusz 115]

Tylko, że przytoczone opracowanie dotyczy chyba tematu produkcji biopaliw - czy mi się wydaje?

Ale OK, ciekawe

Edytowane 30 Marzec przez Osmodeusz