XV Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке
Использование древесных листьев в аквариумах и их влияние на состав воды
Автор работы награжден дипломом победителя III степени
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
Введение
Биотопное направление в аквариумистике посвящено изучению природной среды обитания аквариумных рыб, беспозвоночных и растений и последующему воссозданию приближенных к природным условий в домашнем аквариуме. «В последние годы все популярнее становятся биотопные аквариумы, в которых любители экзотических рыбок, ракообразных и растений оформляют домашние мини-экосистемы, мастерски копируя природную среду обитания и воссоздавая идеальные условия для их содержания.» [1]
Ежегодно проводятся многочисленные конкурсы дизайна биотопных аквариумов, участники которого проделывают большую работу по сбору информации о природной среде обитания рыб и оформляют очень красивые аквариумы. Органические декорации являются необходимым компонентом таких аквариумов. Органика в последнее время особенно широко используется в биотопной аквариумистике. Она привносит природное ощущение в аквариум. Растительность, как правило, всегда присутствует на берегах практически любого водоёма. Листья опадут и окажутся на дне водоема. В основном органические декорации в виде листьев используют те, кто занимается биотопными аквариумами. Но это не значит, что их используют только они. Листья широко применяются аквариумистами, которые занимаются содержанием креветок. Для них служат питанием и укрытиями. Некоторые аквариумисты просто помещают листья в аквариум для красоты или же для придания воде естественного оттенка цвета.
По информации с профильных сайтов аквариумисты и экспортёры многие годы применяют листья для аквариума и прочие органические добавки для борьбы с бактериальными инфекциями и грибком. Из импортных листьев чаще всего используются в аквариумах: индийский миндаль, джекфрут, гуава, банан. Они придают воде красивый цвет и полезны для ее обитателей. Некоторые из них меняют рН и выделяют органические соединения, например, дубильные вещества, флавоноиды и гуминовые кислоты, которые обладают противомикробным действием. Некоторые авторы считают, что они снижают содержание тяжёлых металлов в воде.
В качестве рабочей гипотезы нами была принята следующая: органические декорации (в частности листья деревьев) окажут влияние на характеристики воды в аквариуме (TDS, pH и цветность воды). Мы сможем измерить эти характеристики, сравнить их и оценить это влияние. Таким образом, мы сравним листья различных растений по степени их влияния на параметры аквариумной воды.
Цель работы: определить какое влияние оказывают листья на состав аквариумной воды.
Задачи:
Как изменится рН.
Как изменится TDS.
Как изменится цвет воды.
Выбрать наиболее подходящие листья для использования в аквариумах.
По результатам этого сравнения мы сможем разделить листья по группам в зависимости от их влияния на TDS, pH и цветность воды (сильное, среднее и слабое) и определить какие листья больше других влияют величину TDS, на pH и на цветность воды.
Основная часть
Обзор литературы
Листья используются в аквариумной практике с давних времен. Однако в литературе встречаются только упоминания о них без указания их вида. «В самой банке был постоянный сумрак, а дно было густо усеяно частями отмерших листьев» [2] Иногда упоминаются листья дуба или ольховые шишки. Добавка их создает воду, приближенную к той в которой рыбы живут в природе. «Придать воде уютный янтарный цвет можно внесением торфяного настоя или если поместить в аквариум две—три ольховые шишки.» [3]
Зачем нужны древесные листья в аквариуме? Они служат сразу нескольким целям:
1. Создают условия характерные для рек «темной воды», приближая условия аквариума к природным. В лесных реках тропиков листья попадая в воду насыщают ее дубильными веществами и придавая ей цвет чая.
2. Меняют гидрохимический состав воды снижая pH и dGH.
3. Служат элементом естественного декора аквариума, украшая его.
4. Служат источником пищи для креветок и рыб.
5. Помогают при некоторых заболеваниях рыб.
Нами был проанализирован список растений листья, которых можно было бы использовать в аквариуме. Анализируя аквариумные сайты и форумы, нам удалось установить, что в настоящее время ассортимент используемых листьев сильно расширился. Из импортных листьев чаще всего используется индийский миндаль. У него только один недостаток он не растет у нас и поэтому его можно только купить. Многие аквариумные фирмы, например JBL, продают его, однако цена весьма высока. «Есть много листьев, которые можно собрать самим. Это: клен, яблоня, береза, дуб, ольха, каштан, осина, конский каштан, вишня, абрикос, слива, черешня, тополь, красный дуб, ива и ряд других.» [4] Перед использованием, листья сушат при комнатной температуре, разложив их на подносе и накрыв тонкой материей. Чтобы сухие листья тонули, прежде чем поместить в аквариум их замачивают. Можно залить их кипятком, но такие листья будут в гораздо меньшей степени окрашивать воду. Мы кипятком не пользовались.
Методика опыта
Исследование велось следующим образом. В качестве воды мы взяли осмотическую воду, полученную с помощью фильтра обратного осмоса (TDS=8-9 ppm, рН=6,6-6,7). Из листьев нами были взяты: абрикос обыкновенный (Prunus armeniaca), бамбук (Bambusa), барбарис (Berberis), берёза (Betula), дуб красный (Quercus rubra), дуб черешчатый (Quercus robur), джекфрут (Artocarpus heterophyllus), липа (Tilia), мандарин (Citrus reticulata), рябина (Sorbus), слива (Prunus), тополь пирамидальный (Populus nigra f. pyramidalis).
3 грамма сухих листьев помещалось в емкость (пластиковый стакан объемом 0,5 литра) и туда же заливалось 300 мл осмотической воды. Контрольные измерения проводились по истечении одной и двух недель от начала опыта. Измерения велись с помощью электронных TDS-метра и pH-метра, которые были нами заранее откалиброваны. TDS-метр был откалиброван с помощью хлорида натрия [5], a pH-метр калибровали с помощью готовых реактивов для приготовления растворов с pH 4,0 и 6,86 по стандартной схеме. Измерение капельными аквариумными тестами не проводили. Это не целесообразно, так как изменение цветности воды будет искажать результаты.
В ходе опыта измеряли TDS и рН (через неделю после начала и через две недели в конце опыта). По окончанию опыта также оценивали цвет воды.
Результаты опыта
Данные, полученные в результате опыта представлены в таблице 1.
Таблица №1. Учет результатов опыта
|
№ |
Название |
Дата |
TDS |
pH |
|
Начальное значение |
13.01.20 |
8-9 |
6,7 |
|
|
1 |
Абрикос |
20.01.20 |
426 |
6,2 |
|
27.01.20 |
459 |
4,8 |
||
|
Суммарное изменение |
450 |
1,9 |
||
|
2 |
Барбарис |
20.01.20 |
382 |
4,9 |
|
27.01.20 |
397 |
4,7 |
||
|
Суммарное изменение |
388 |
2,1 |
||
|
3 |
Бамбук |
20.01.20 |
603 |
7,2 |
|
27.01.20 |
649 |
7,2 |
||
|
Суммарное изменение |
640 |
0,6 |
||
|
4 |
Береза |
20.01.20 |
300 |
6,6 |
|
27.01.20 |
338 |
6,4 |
||
|
Суммарное изменение |
330 |
0,3 |
||
|
5 |
Дуб красный |
20.01.20 |
73 |
6,0 |
|
27.01.20 |
98 |
5,8 |
||
|
Суммарное изменение |
89 |
0,9 |
||
|
6 |
Дуб черешчатый |
20.01.20 |
89 |
5,9 |
|
27.01.20 |
97 |
5,9 |
||
|
Суммарное изменение |
88 |
0,8 |
||
|
7 |
Джекфрут |
20.01.20 |
187 |
5,6 |
|
27.01.20 |
254 |
5,6 |
||
|
Суммарное изменение |
245 |
1,1 |
||
|
8 |
Липа |
20.01.20 |
322 |
6,4 |
|
27.01.20 |
351 |
6,2 |
||
|
Суммарное изменение |
342 |
0,5 |
||
|
9 |
Мандарин |
20.01.20 |
445 |
6,6 |
|
27.01.20 |
643 |
6,5 |
||
|
Суммарное изменение |
636 |
0,2 |
||
|
10 |
Рябина |
20.01.20 |
246 |
6,5 |
|
27.01.20 |
285 |
5,8 |
||
|
Суммарное изменение |
276 |
0,9 |
||
|
11 |
Слива |
20.01.20 |
436 |
6,6 |
|
27.01.20 |
510 |
6,5 |
||
|
Суммарное изменение |
501 |
0,2 |
||
|
12 |
Тополь |
20.01.20 |
587 |
6,5 |
|
27.01.20 |
638 |
6,3 |
||
|
Суммарное изменение |
629 |
0,4 |
||
Суммарные значения изменений параметров по итогам опыта представлены в таблицах №№ 2-5).
Таблица №2 Суммарные значения изменений параметров по итогам опыта
|
№ |
Название растения |
Суммарное изменение TDS |
Суммарное изменение pH |
Цвет итоговый |
|
1 |
Абрикос |
450 |
1,9 |
3 |
|
2 |
Барбарис |
388 |
2,1 |
5 |
|
3 |
Бамбук |
640 |
0,6 |
4 |
|
4 |
Береза |
330 |
0,3 |
4 |
|
5 |
Дуб красный |
89 |
0,9 |
1 |
|
6 |
Дуб черешчатый |
88 |
0,8 |
5 |
|
7 |
Джекфрут |
245 |
1,1 |
1 |
|
8 |
Липа |
342 |
0,5 |
3 |
|
9 |
Мандарин |
636 |
0,2 |
2 |
|
10 |
Рябина |
276 |
0,9 |
3 |
|
11 |
Слива |
501 |
0,2 |
3 |
|
12 |
Тополь |
629 |
0,4 |
2 |
Таблица №3 Суммарные значения изменений TDS по итогам опыта
|
№ |
Название растения |
Суммарное изменение TDS |
|
6 |
Дуб черешчатый |
88 |
|
5 |
Дуб красный |
89 |
|
7 |
Джекфрут |
245 |
|
10 |
Рябина |
276 |
|
4 |
Береза |
330 |
|
8 |
Липа |
342 |
|
2 |
Барбарис |
388 |
|
1 |
Абрикос |
450 |
|
11 |
Слива |
501 |
|
12 |
Тополь |
629 |
|
9 |
Мандарин |
636 |
|
3 |
Бамбук |
640 |
Таблица №4 Суммарные значения изменений рН по итогам опыта
|
№ |
Название растения |
Суммарное изменение pH |
|
11 |
Слива |
0,2 |
|
9 |
Мандарин |
0,2 |
|
4 |
Береза |
0,3 |
|
12 |
Тополь |
0,4 |
|
8 |
Липа |
0,5 |
|
3 |
Бамбук |
0,6 |
|
6 |
Дуб черешчатый |
0,8 |
|
5 |
Дуб красный |
0,9 |
|
10 |
Рябина |
0,9 |
|
7 |
Джекфрут |
1,1 |
|
1 |
Абрикос |
1,9 |
|
2 |
Барбарис |
2,1 |
Таблица №5 Изменения цвета по итогам опыта
|
Название растения |
Цвет итоговый |
|
Дуб красный |
1 |
|
Джекфрут |
1 |
|
Мандарин |
2 |
|
Тополь |
2 |
|
Абрикос |
3 |
|
Липа |
3 |
|
Рябина |
3 |
|
Слива |
3 |
|
Бамбук |
4 |
|
Береза |
4 |
|
Барбарис |
5 |
|
Дуб черешчатый |
5 |
Результаты измерений были проанализированы и растения были разделены на группы по изменению цветности воды (от 1 до 5 единиц):
Заключение
Очень сильно изменяют цветность воды: барбарис, дуб черешчатый
Сильно изменяют цветность воды: бамбук, береза.
Средне изменяют цветность воды: абрикос, слива, липа, рябина.
Слабо изменяют цветность воды: мандарин, тополь
Очень слабо изменяют цветность воды: дуб красный, джекфрут
По изменению TDS воды.
Сильно изменяют TDS (свыше 500 ppm):, бамбук, мандарин, слива, тополь.
Средне изменяют TDS (от 200 до 500 ppm): береза, барбарис, липа, абрикос.
Слабо изменяют TDS (до 200 ppm): дуб красный, дуб черешчатый, джекфрут, рябина.
По изменению рН воды:
Повышает рН: бамбук
Понижает рН более чем на 1 единицу: абрикос, барбарис, джекфрут.
Понижет рН от 0.5 до 1 единицы: липа, рябина, дуб черешчатый, дуб красный,
Понижает рН менее чем на 0.5 единиц: мандарин, слива, тополь, береза.
Для более удобного их восприятия они же представлены на диаграмме 1.
Для удобства отображения величина TDS уменьшена в 100 раз.
В качестве перспективных направлений данной работы мы видим расширение ассортимента исследуемых видов и исследование влияния на состав воды других групп органических декоративных материалов, которые применяются в аквариумистике.
По итогам нашего исследования мы можем рекомендовать к использованию в аквариумах:
1. Для придания воде темного оттенка - дуб черешчатый.
2. В качестве декоративных элементов - дуб красный, рябина и джекфрут.
3. Для подкисления воды - джекфрут, дуб красный, дуб черешчатый.
4. Для подщелачивания воды – бамбук.
Листья остальных видов растений (абрикос, береза, барбарис, липа, мандарин, слива, тополь) сильно повышают TDS и поэтому для принятия решения об их применении в аквариуме необходимы более детальные исследования.
Выводы
1. Наиболее сильно влияют на TDS воды – бамбук, мандарин, тополь. Минимальное влияние оказывают дуб красный и дуб черешчатый.
2. Больше других влияют на кислотность воды – барбарис, джекфрут, дуб черешчатый, дуб красный.
3. Больше других влияют на цветность воды – дуб черешчатый и барбарис.
В качестве перспективных направлений данной работы мы видим расширение ассортимента исследуемых видов и исследование влияния на состав воды других групп органических декоративных материалов, которые применяются в аквариумистике.
Список литературы
1. Что такое биотопный аквариум? http://biotope-aquarium.info/ru/stati/chto-takoe-biotopnyj-akvarium/ URL: https://aquashrimps.ru/biblioteka/useful/izgotovlenie-poverochnogo-kalibrovochnog.html (дата обращения: 10.01.2022).
2. Махлин М.Д. Занимательный аквариум. М: Пищевая промышленность, 1967.
3. Смирнов В.А. Советы начинающему аквариумисту. М.; Агентство "Новая инициатива", 1992. — 96 с, ил.
4. Листья деревьев и другие корма для креветок. URL: https:// http://www.aquakmv.com/forum/viewtopic.php?f=84&t=375&sid=d1937334eda8cfdb6d5b026437cad731 (дата обращения: 10.01.2022).
5. Изготовление поверочного (калибровочного) раствора для TDS-метра. URL: https://aquashrimps.ru/biblioteka/useful/izgotovlenie-poverochnogo-kalibrovochnog.html (дата обращения: 10.01.2022).