一、养水
- Q. ^$ U' C3 r那么说了这么多,从何开始,这是一个非常大的问题,因为很难说有什么从主要到次要或者可以从头到尾写下来的线,那我就只能按时间顺序,从养水开始写起,需要注意的是我这里写的是最传统的柏林系统,轻易的去套用到其他的养珊瑚方法上是非常不可靠的,就比如很多鱼友拿着一些论文上污水处理设施中的反硝化数据跟我讲鱼缸里发生的事情我一般就直接懒得回话了一样。那么这么多年来无数的人问过的一个问题是养水到底是为了什么,这样的问题无法说明白的话那另外一个问题:可不可以不养水?就没有办法解答。$ \( b5 S9 C3 }7 a9 `
这个其实是很简单的问题,这么多年来却没有看到过一个靠谱的回答,某些所谓的KOL甚至说养水是因为要解毒,这种说法是非常可笑的,如何定义毒?是否可以用其他的手段去“解毒”,要不要干脆丢点金银花、甘草进去。这实际上不但没有解决问题,而造成了更多的问题。“解毒”这种具有中国特色,看似包含了传统智慧实际上就是搞不清楚只好拿个玄而又玄的反正你也无法证伪的大口袋往里装,是任何一个受过科学训练的人不应该有的概念。
$ w- j5 y8 N- D4 J0 r那么养水在我看来到底是在干什么,实际上非常简单,养水在生态学上来看就是一个群落演替的过程。演替在生态学上是一个非常重要的概念,它是指生物群落不是一成不变的,是一个随着时间的推移而发展变化的动态系统。在群落的发展变化过程中,一些物种的种群消失了,另一些物种的种群随之而兴起。一般来说生物群落的存在会慢慢改变环境,最终使得环境不再适合自己,而被其他的物种取代,比如淡水的小型湖泊生态系统,水草等生物不断生长,死亡后的遗骸不断堆积,慢慢使湖泊变浅最终使得湖泊变成湿地,不再适合之前的水草生存(当然这个过程要非常长的时间)。像这样随着时间的推移,一个群落被另一个群落代替的过程,就叫做演替。3 C" _/ i4 o3 V
下面我copy一些人家对于群落演替的论述6 P$ a" m+ Z3 b- s4 w6 d
群落演替的过程可划分为三个阶段
7 Y1 c/ x" V5 V [* Y( ]( `8 [ |* ]' p5 [a.侵入定居阶段。一些物种侵入裸地定居成功并改良了环境,为以后侵入的同种或异种生物创造了有利条件。% {8 |2 k/ S& I0 F: e b1 g# y
b.竞争平衡阶段。通过种内或种间斗争,优势物种定居并繁殖后代,劣势物种被排斥,相互竞争过程中共存下来的物种,在利用资源上达到相对平衡。
8 t4 [: v* d/ I( {% c+ Tc.相对稳定阶段。物种通过竞争,平衡地进入协同进化阶段,资源利用更为充分有效,群落结构更加完善,有比较固定的物种组成和数量比例,群落结构复杂、层次多。
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具体到鱼缸养水这个环境来,以下这些过程相信是大部分鱼友都会观察到的,开始养水以后,最开始旺盛起来的应该是分解死亡生物的异营性细菌,随着异营性细菌把尸体分解成比较简单的有机物无机物,在光照下能够快速利用这些物质生长起来的底栖硅藻(就是俗称的褐藻)最开始生长起来,然后过几天硅藻开始被大型绿藻取代,同时由于藻类的生长吃藻类的初级消费者也开始兴盛起来,也就是看到的满缸爬的那些端足类、等足类。同时捕食这些小虫子的次级消费者也开始多起来,以粪便等为食的分解者也开始多起来,群落结构开始越来越复杂,生态系统稳定性开始增强,演替速率明显慢下来,进入竞争平衡阶段。慢慢的无法适应鱼缸环境的生物逐渐消失,而越能适应鱼缸环境的物种越兴盛。随着藻类自己对无机营养盐的吸收,微生物的活动,蛋分的排出等一系列原因,营养盐等环境因子变化到不适合藻类生长,从而白化死亡,食藻生物的数量也降低,整体到了一个较为稳态的状态,到了这个阶段的环境开始较为适合珊瑚的生长,也就是我们说的养水结束。
G( }# H, {( u* g; P7 o' _所以从养水期间是否可以下生物呢?对于珊瑚的话最早期的群落演替太过于剧烈绝对是不应该下任何生物的,而到了相对后期一些的时候相对稳定以后如果要下珊瑚也是可以的,但是大量藻类生长还是很容易损伤到珊瑚,还是应当尽量管住手才是比较好的选择。而鱼等会有比较大排泄量的生物会干扰整个演替的进程,很有可能导致整个过程不可控,是不应该下的,非要下的话在比较后期下一些吊之类的鱼不喂食只肯藻也是可以的。
' [, N: M6 @# N$ v而对于一些鱼友因为缸各种设置的原因比如水流过弱、光线过弱等,养了很久的水依然是满缸红泥,满缸绿水(这里说一句,很多鱼友看到满缸绿水就说自己缸里长了小球藻,实际上绝根据我的观察,基本都是蓝藻,也就是跟红泥是比较接近的,实际上这也说明鱼友会根据自己仅仅知道的那一点点知识去试图概括复杂的事物,最后说的东西根本都不可靠),这种情况说明群落演替方向并没有往适合珊瑚生长的群落结构发展,应该找出原因进行调整。( e# ]+ Y" ?9 ~' x
在正常的饲养过程中,群落的演替也是在不断进行的,并不是说养完水以后群落结构就一成不变了,而是一直在不停的自发的变化的,而且是一环扣着一环的,不是孤立的,比如说缸中某段时间浮游性的微生物群落可能优势类群发生变化,新的优势类群更适合海绵滤食,缸中可能就在某个时间突然开始长起大量海绵,而很多鱼友看到海绵生长起来就会想肯定是自己最近喂食喂太多了,实际上生物群落的变化如此复杂,一环扣一环,甚至可以说这种群落结构变化是不停在进行的,你进行了某一个操作然后看到了某种变化,实际上这个变化跟你的操作可能毫无关系,比如光就海绵这点来讲根据我实验室的几十个缸来看,并没有发现海绵跟人为哪些操作有什么太大关系。所以不要太迷信于某些人说干了什么事情几天之后发生了什么巨大的变化,除非有数量可观的重复,不然这些说法是可以直接忽略的。
- H6 w$ _6 O% \" y而从群落演替的角度来看,所谓的老缸综合症其实也是很容易理解的,因为养水之后的群落结构并不是就完全不发生变化了,而是进入到一个较为缓慢变化的状态,比如一些鱼友在某些时间慢慢发现缸里长满了帽贝,过段时间又慢慢消失。根据群落演替理论,生物对环境的影响最终都很可能会导致环境不再适合自身的生存,比方说完全不进行人为干预的话,鱼缸里面很快就会大量积累各种代谢产物,有用的东西比如各种离子被消耗的越来越少,很快就会变得不适合珊瑚生存,人为的干扰比如换水等大大延缓了这个进程,但是时间长了因为系统太复杂了群落结构依然是很有可能往不利于珊瑚生长的方向进行的,所以是否会发生老缸综合症取决于你不想养了的时间是否会晚于群落结构发展到不适合珊瑚生长的时间。而具体到什么样的群落结构是不适合珊瑚生长的,这个问题过于复杂,我没有能力回答。, W$ ~ ^, l4 D8 x( b, z0 w( Q9 @- U
人工的干预也就是维护习惯会极大的影响你的群落演替,比如之前就有一个公共水族馆的研究[1]对他们的一个大型鱼缸一次性换了90%的水,对换水前后的水中浮游微生物群落进行了一些监测,发现换水后微生物群落的多样性指数升高,也就是说微生物群落的多样性升高了,一般来讲多样性高是有利于鱼缸的健康的,从另一方面来讲这也改变了群落演替的动态。所以应该说保持良好的维护习惯对维持群落结构动态稳定在对珊瑚有利的方向是很重要的。" |8 g& k5 [1 R0 G, G
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3 Z& g/ A; c/ l& ~而相对于生物群落结构变化,从这个过程中可以观察到的营养盐的变化是怎么样的?鱼友们的普遍认知是无机氮的三种形态,氨氮、亚硝氮、硝氮依次升高形成三个交错的峰。但是实际上的情况经过我大量的案例实践却发现完全不是这样的。养水期间营养盐波动状况可以分成两种情况。
/ j; J7 z5 k' i" t如果是非常新鲜的活石,我比较喜欢买这种,就是不久前从海里采集出来,直接不带水运输过来的活石(这种活石我一般的处理是先把死亡的生物和能够清理出来的有害生物清理掉,然后简单的用海水涮洗一下,如果有大量淤积的泥沙就要仔细洗一下,然后就放入缸中造景、养水)。9 t3 l0 w( |/ R- {+ y9 v0 A
这种情况下,因为大量的死亡生物氨氮会在几个到十几个小时内快速升高达到一个峰值然后同样快速降低到测不到。然后呢?然后就没有然后了,亚硝酸盐和硝酸盐在整个养水过程中都会保持在完全测不到的水平(当然这需要你的水源水和盐本身营养盐水平够低)。这说明有生物非常高效的利用了这些营养盐,我倾向于认为是底栖硅藻(褐藻)利用掉了,也有可能部分是由于厌氧氨氧化作用被分解掉了。而且之后的群落演替中也一直保持动态平衡使营养盐在很低的水平。实际上我看CMF很多鱼友尤其高水平的鱼友,比如以前比较有名的皇家乐师(养珊瑚没个五六年的估计都不知道他了)都观察到过这个现象,就是他们发现在养水过程中一直都测不到硝酸盐,为此感到非常奇怪,事实上如果三种无机氮形式都测的话,就会看到我描述的现象。事实上这也说明即使是缺乏像珊瑚共生体一样有很强氮富集能力的藻类一样可以在总水体中测不到营养盐的情况下快速生长。
0 w& N& Y, J2 M" @4 f很多鱼友没有条件直接从海南买活石,只能从本地鱼店挑他们仍在池子里放了很久的活石,这类活石在养水的时候体现出的营养盐波动就会完全不一样。这类活石通常放置的环境是堆在没有光线,有少量的水流,可能有蛋分的环境中饲养的。这样的活石拿回家养水后因为死亡的生物早就被分解了,所以无法观察到氨氮峰值。而通常养殖环境中大量的硝酸盐因为活石多孔的质地会被大量吸附在活石上在鱼缸中释放出来,所以养水一开始就可以观察到一定水平的硝酸盐,养水过程中可能会有波动,最终降低到无法测到的水平。
9 [0 E! C; y5 O* i# l9 J有写鱼友即使在买到新鲜活石的情况下也会将活石进行“治疗”(cure)或者“煮石”,处理方法上跟上述鱼店环境类似,然后再放在鱼缸中养水,这种情况跟上述是比较类似的。6 f- t1 _0 u0 j0 l/ l( |0 D
关于煮石我还观察到过几个有意思的现象(再强调一遍,我指的观察到的现象都是都是指的多次观察到,而不是孤例,在这种没有实验设计的日常观察中“孤证不举”的原则是保证有一定可信度的底限),因为我们买石头经常会多买,然后多的就仍在一个池子里面暂养,条件基本上也跟上面差不多,饲养一段时间后活石池的水再测硝酸盐的话就一般可以测到5-25左右的这个水平,我给它加上一个不太强的灯光以后,活石表面依然看不到什么变化,但是营养盐水平会很快下降到很低。这说明几种可能性,一个是自养的厌氧氨氧化作用可能并没有发挥太大作用。一个是在有了一定量的光照后,底栖微型藻类可能增殖吸收了硝酸盐,也有可能是藻类生长后释放出有机碳源供给反硝化细菌使用,我倾向于认为藻类可能占了更主要的作用。
5 v2 v a: M5 ^ i2 ~- \' U这样也牵扯到一个有些鱼友关心的问题,养水期间可不可以不开灯,从上面的案例来看很明显答案是不可以的,这点非常容易理解,养殖系统的能量最终来源无非只有两个,喂食和光,养水期间既不喂食,那连光都没有了能量从何而来,所以里面的生物除了最开始生物死亡提供的一点能量以外就没有了任何能量来源,导致系统里面的生物量会越来越小,当然也无法支持正常的群落演替,而从鱼友们煮石的另一个目的来看,就是让有害生物都死亡,可是最有害的那些藻类都有孢子囊等休眠形式根本不会死亡,其他有害生物如一些螃蟹等的生存能力往往也比有益的那些生物比如瓷蟹等强的多,所以我认为这个目的也是难以达到的,所以我是完全不建议这种处理方式的(更不用说这个方法得花多少时间)。0 l- z# W# N, l# Y# W2 l' ]
养水对石头的处理我建议是养水之前造好景,养水之后不要移动活石,把缸壁的藻刮掉,石头上的藻能用手清理掉的清理掉,没法清理的就先不管,换掉超过一半的水,然后放入海胆、电光蟹、吊等吃藻生物清理剩下的藻。% A. \7 A" @ j% \7 z2 l- o
& C/ w, v% M2 n5 {+ b$ G+ n二、物质交换的边界层
- q4 R* S8 S. A! i说完了养水,在漫长的饲养过程中,活石在维持贫营养盐的作用肯定是被讨论的最多的(因为其他的比较简单一些没那么多要讨论的)。我们先从活石的最外面开始说起。
) e, N% U8 H: Q: @) Y; G活石跟外界水体的物质交换是一个非常重要的问题, 这里我必须给大家讲一个工业里面比较常用的概念就是边界层,我以前学的教材不在手边,网上随便搜的东西讲的也很蛋疼,我就大概给大家说一下,边界层在传质传热的设备中普遍都是需要考虑的重要概念,比如大家常用的制冷钛炮就是一个典型的换热器,钛炮在工作时,外界水温度较高,钛炮表面温度较低,钛炮表明的水就会形成一层极其薄的由钛炮表面到外界水温度由低到高的一层有温度梯度变化的传热边界层,那么同样的,两相之间的物质交换也存在这样的浓度梯度变化的传质边界层。一般认为边界层的存在是会阻碍传质传热的,在其他条件给定的情况下,相对流速越高一般来说边界层越薄,越有利于传质传热,所以我认为在大多数鱼缸中较高速的水流有利于活石的物质交换,这可能是造成水流速度较大(通常是SPS缸)的营养盐水平较低的重要原因。
& b$ n+ C9 }3 b) M" U6 g当然这不是我要说的重点,我想论述的重点是活石的表面可能存在与总体水体环境参数有一定区别的微环境,边界层的存在可能是这个微环境的存在的重要原因,如何观察到微环境的存在呢,很简单,很多鱼友观察到过一个现象,就是把一块新鲜到的活石扔进一个贫营养盐的稳定的鱼缸中,经常可以观察到几天之后新到的活石上长起了底栖硅藻(褐藻);某些鱼友缸中就是只有一部分石头上长起某种藻类的原因可能就是微环境的存在,简单的说就是新活石有生物死亡释放出营养物质,这些物质的量扩散到整个水体中对整个水体的水质参数影响是微乎其微的,但是由于微环境的存在,紧贴活石表面的微环境中这些释放出来的物质的量就足以引起一些藻类的快速生长。. ^* @4 F) r$ B% \% F4 e2 r3 K
像我实验室的缸就更有意思了,我实验室有两组两个一米五主缸共用一个底缸的组合缸,水流交换是足够的两边缸的水质一模一样,灯光、造流的设置也是一样的,也没有任何滤袋、紫外之类的东西隔离两个缸的生物,但是两组缸将近六年来出现过多次一边什么藻都没有,另一边却长起了很多奇怪的藻(比如棉花糖藻)起来的现象,这些现象就可以很好的用微环境来解释,当然要注意的是边界层的存在也是非常薄的,薄到肉眼不可见的,棉花糖藻这类比较大型的藻类如果借助边界层形成的微环境帮助生长比较可能也是在最早期贴在活石上生长时利用微环境形成优势,到长到更长时可能更加依靠自身的适应能力快速生长,用更容易理解的方式也就是说可能是借助微环境度过脆弱的幼年时期。6 K! ]# i# d: F+ J! O) S0 V$ `- e
所以,不要简单的认为你测到的水质参数看起来毫无问题,为什么还会长出这样那样的东西来,实际上因为问题可能因为微环境等原因的存在变得极其复杂而且难以讨论。我所说的微环境是一些观察到的现象的总结并且背后有一定可能的机理支持(边界层等),但也仅仅只是假说缺乏足够的证据说明一定存在,但是这个假说我认为总体上是比较可靠的,目前还无法给出足够多的证据,但是有机会我会做一些实验,这个在有合适仪器的情况下是比较好做实验的。 |