Идентификация динофлагеллят

Первый шаг в определении подходящего метода борьбы с конкретным вредителем – правильная идентификация. К сожалению, говорить легко, а вот сделать - намного сложнее; простым аквариумистам приходиться мириться с с предположениями, что данный вредитель «должен быть» X, поэтому в качестве методов борьбы они рассматривают попытки использования вариантов Y и Z. Несмотря на тот факт, что проблемные динофлагелляты обладают некоторыми характерными чертами, некоторые организмы внешне на них очень похожи, в частности, цианобактерии, некоторые виды водорослей, диатомы и бактерии. И хотя некоторые способы могут использоваться для борьбы с многими другими вредителями (например, уменьшение содержания питательных веществ), другие являются более специфическими. Так, повышение уровня pH, например, обычно не применяется для борьбы с другими вредителями. 

Проблемные динофлагелляты, встречающиеся в рифовых аквариумах, обычно бурого цвета, хотя также могут быть почти бесцветными, зелеными, желтыми/зелеными или цвета ржавчины. Они образуют скопления, покрывающие различные поверхности, в частности, панели аквариума, камни и песок. В течения дня в этих образованиях часто встречаются пузырьки кислорода, в результате выработки организмами O2 в процессе фотосинтеза. Такие скопления часто описываются как студенистые, скользкие, склизкие или липкие. Именно эта часть определения лучше всего помогает отличить их от других типичных вредителей рифовых аквариумов, хотя другие организмы в океане (например, хризофиты, золотистые водоросли) внешне очень на них похожи. 

Создается впечатление, что улитки особенно сильно страдают от токсинов динофлагеллят, поэтому, если у вас в аквариуме имеются динофлагелляты, обратите внимание на улиток, которые кажутся умирающими (при смерти, не двигаются и т.п.), это поможет определить, что вредителем в данном случае являются динофлагелляты, хотя другие вредители также способны выделять токсины. Рыбы и другие организмы, поедающие динофлагеллят, также могут погибнуть от токсинов. 

На Рисунках 1 и 2 представлены типичные организмы рифовых аквариумов, вполне возможно, динофлагелляты, хотя они и не были идентифицированы экспертами. В любом случае, в склизких образованиях на поверхностях в аквариуме присутствуют пузырьки газа. 

Рисунок 1. Инвазия в аквариуме представителя Reef Central, Old Salty;
это вполне могут быть динофлагелляты. 

Рисунок 2. Инвазия в аквариуме представителя Reef Central, Rays;
вполне могут быть динофлагелляты. 

Динофлагелляты и повышенный уровень pH

Один из способов, использовавшихся для борьбы с проблемными динофлагеллятами, – повышение уровня pH. Зачастую предлагается увеличить уровень рН до 8.4 или даже выше. Далее в статье я поделюсь более конкретными рекомендациями в отношении желательного уровня рH и способах его повышения. Но сначала необходимо объяснить, как и почему повышение уровня pH должно повлиять на динофлагелляты в большей степени, чем на другие аквариумные организмы. 

Существует две возможные причины, почему проблемные динофлагелляты могут реагировать на повышение уровня рН. Поскольку конкретный вид, который становится проблемным в рифовом аквариуме, не был установлен [примечание редактора: удивительно, но автор пишущий о динофлагеллятах не в курсе, проблемный вид известен - Prorocentrum lima], достаточно сложно искать ответ в научной литературе по динофлагеллятам. Тем не менее, существует две возможных причины реакции проблемных динофлагеллят на повышение уровня рН, тогда как другие аквариумные организмы могут никак не отреагировать. 

В одном исследовании, предполагающем негативную реакцию некоторых морских динофлагеллят на повышение уровня рН, японские ученые изучали влияние погружения в океан окалины (выгорки) сталелитейного производства. Совершенно очевидно, что окалина содержит значительное количество питательных веществ, соответственно, может способствовать росту организмов, таких как диатомы. В действительности, окалина существенно усилила рост диатом Skeletonema costatum. Однако, после добавления окалины рост динофлагеллят Alexandrium tamarense был замедлен; исследователи связывали этот факт с повышением уровня рН в связи с погружением окалины в воду. 

Необходимо отметить, однако, что один вид динофлагеллят, производитель планктонного токсина, Alexandrium catenella, продолжал отлично расти при pH 8.5 в лабораторных условиях. Поэтому повышение уровня pH не является панацеей от всех видов проблемных динофлагеллят. 

В одном исследовании влияния уровня pH (от 8.0 до 9.5) на естественное морское планктонное сообщество организмов, включающее динофлагелляты, изначально выловленные динофлагелляты росли плохо при любом уровне рН, что, по мнению ученых, связано с низким уровнем содержания питательных веществ. Этот результат предполагает, что уменьшение содержания питательных веществ может оказаться весьма полезной тактикой , но в то же время никак не показывает, является ли изменение уровня рН подходящим методом. Во втором исследовании, ученые обратили внимание на взаимозависимость цветения планктонных динофлагеллят и высокого уровня рН, предположив, что высокий уровень рН не сдерживает эти виды динофлагеллят. 

Повышенный уровень pH и наличие углекислоты

Первый механизм, при помощи которого динофлагелляты могут негативно реагировать на рН, связан с потреблением углерода для проведения фотосинтеза. Все фотосинтетические организмы вынуждены каким-либо образом потреблять углекислый газ, чтобы использовать его для производства органических молекул. В предыдущей статье я подробно рассказал о многих механизмах: они включают разнообразные способы получения углекислого газа или бикарбоната/карбоната из воды. 

Если повышать уровень pH при неизменной карбонатной щелочности, количество углекислоты в воде уменьшается. Повышение уровня pH на 0.3 единицы соответствует примерно 50%ому уменьшению содержания углекислоты, но при этом не приводит к значительному уменьшению содержания бикарбоната (или карбоната). Известно, что некоторые организмы серьезно страдают от уменьшения содержания углекислоты, особенно те, которые не используют бикарбонат или карбонат. Эффективность фотосинтеза некоторых видов макроводорослей, например, при рН 8.7 составляет лишь 18% от эффективности фотосинтеза при уровне pH 8.1, тогда как на других организмах повышение уровня pH не сказывается. 

Вопрос заключается в том, как реагируют проблемные динофлагелляты на повышение уровня рН. Как уже было сказано выше, не были установлены конкретные виды, являющиеся проблемными для рифовых аквариумов; но даже если бы они были идентифицированы, то не были изучены в плане их реакции на изменение рН. Из литературы следует, что некоторые динофлагелляты способны потреблять углекислоту только в виде углекислоты, тогда как другие могут использовать бикарбонат. 

Два вида морских динофлагеллят, Amphidinium carterae Hulburt и Heterocapsa oceanica Stein, демонстрируют активное потребление углекислого газа (угольной кислоты), но не бикарбоната. Поскольку эффективность этого механизма ограничена, считалось, что эти организмы могут быть CO2-ограниченными в своей естественной среде. Вероятно, эти виды серьезно пострадают при резком повышении уровня рН в аквариуме. С другой стороны, три морских динофлагеллята, вызывающих цветение («красный прилив»), Prorocentrum minimum, Heterocapsa triquetra и Ceratium lineatum, продемонстрировали потребление непосредственно бикарбоната, при этом бикарбонат составляет примерно 80% углекислоты, которую они используют для фотосинтеза. Считается, что эти динофлагелляты не являются углерод-ограниченными в фотосинтезе благодаря эффективным механизмам прямого потребления бикарбоната, поэтому они не должны подвергаться сильному стрессу (благодаря этому механизму) при повышении уровня pH до показателей, возможных в рифовом аквариуме. 

Внутренний рН динофлагеллят

Как правило, организмы внимательно контролируют свой внутренний уровень pH вне зависимости от небольших изменений внешнего уровня pH. Внутренний клеточный уровень pH зачастую составляет около pH 7. Например, внутренний рН зеленой водоросли Chlorella saccharophila, составляет рH 7.3, который не изменяется при внешнем уровне рН в пределах от pH 5 до pH 7.5. Если уровень pH опускается ниже 5, то внутренний уровень pH начинает снижаться и опускается до показателя 6.4, если внешний pH достигает значения 3.0. 

Причина столь строгого контроля организмами своего внутреннего pH заключается в том, что многие биохимические процессы зависят от pH. Энзимы, например, катализируют реакции, а эта их способность практически всегда зависит от pH. Поэтому, чтобы гарантировать, что многочисленные химические реакции, протекающие внутри клеток, проходят с необходимой скоростью, организмы стараются удерживать свой внутренний рН от колебаний. Если внутренний pH существенно отличается от «нормального» для этого организма, велика вероятность возникновения химического дисбаланса, соответственно, организм может оказаться под воздействием сильного стресса. 

Основная причина, почему я убежден, что небольшие резкие изменения уровня рН не являются стрессом для большинства рифовых аквариумных организмов, при условии, что показатель рН не выходит за границы нормального, приемлемого для этих организмов, - это как раз строгий контроль внутреннего рН. Например, я не верю, что внезапное изменение уровня рН с 8.1 до 8.4 является большим стрессовым фактором для большинства морских организмов, чем постоянный показатель в pH 8.1 или 8.4. 

Вернемся к динофлагеллятам. Последние данные в литературе свидетельствуют, что, как минимум, один вид отличается слабым контролем внутреннего pH, а следовательно, продемонстрировал слабый рост при отклонении внешнего уровня рН от «оптимального» значения. Две морские динофлагелляты, Amphidinium carterae Hulburt и Heterocapsa oceanica Stein, прекратили рост при падении уровня pH с 8 до 7. Когда уровень внешнего pH понизился с 8 до 7, внутренний pH A. carterae уменьшился с 7.92 до 7.04 (у вида H. oceanica показатель уменьшился с 8.14 до 7.22). Исследователи пришли к выводу, что изменение внутреннего pH стало причиной замедления роста. И хотя в данном эксперименте речь идет о снижении уровня pH, а не об увеличении, и совершенно не обязательно, что эти конкретные виды поражают рифовые аквариумы, тем не менее, он демонстрирует, что изменения во внутреннем уровне рН динофлагеллят способны сделать их восприимчивыми к изменениям внешнего рН, к которым другие организмы не столь чувствительны. 

Помогает ли повышенный уровень pH бороться с динофлагеллятами?

Складывается впечатление, что в некоторых случаях повышение уровня рН помогает бороться с проблемными динофлагеллятами. В отдельных случаях, когда уровень рН повышается значительно (например, 8.6-8.8 или выше), эффект может быть быстрым и очевидным (в течение нескольких дней), но если впоследствии показатель рН возвращается к нормальному, динофлагелляты могут «вернуться». 

Не так давно я опросил рифовых аквариумистов и обнаружил, что большинство респондентов либо никогда не сталкивались с динофлагеллятами, либо сталкивались, но не применяли каких-либо специальных методов борьбы с ними (можно предположить, что у большинства представителей второй группы скопления динофлагеллят не были чрезмерными). Из тех респондентов, кто использовал специальные способы борьбы с динофлагеллятами, примерно половина из них ответили, что использовали повышение уровня рН, другая половина респондентов применяли другие способы. Из тех, кто использовал повышение уровня рН, около половины сочли свои действия удачными, а половина – неудачными (хотя респондентов в каждой группе было совсем мало). 

Связаны ли столь различные результаты с тем, что аквариумисты имели дело с разными видами динофлагеллят? Или у кого-то проблема была связана не с динофлагеллятами, а другими организмами? Возможно, в некоторых случаях уровень рН был недостаточно повышен или повышен на недостаточно продолжительное время? Я не знаю. Сведения о пользе рН различаются; думаю, тем, кто столкнулся с проблемными динофлагеллятами, стоит попробовать этот метод, но возможно, он работает не во всех случаях. В данном случае важную роль играет терпение, а сочетание повышенного уровня рН с другими методами (например, уменьшение содержания питательных веществ, удаление вручную и т.д.) может стать самым оптимальным вариантом. 

Снижает ли высокий уровень рН вероятность появления динофлагеллят?

Если повышение уровня рН помогает бороться с проблемными динофлагеллятами, тогда получается, в аквариумах с достаточно высоким уровнем рН вероятность возникновения подобной поблемы должна быть ниже. Многие риферы, использующие известковую воду в качестве добавки кальция и щелочи, поддерживают свои системы на верхней границе «нормального» рН (т.е. от 8.3 до 8.5). Как раз к таким системам относится мой аквариум. Другие аквариумы, где используется двухкомпонентная система добавок кальция и щелочи (например, B-ионная или мой рецепт «сделай сам»#1), также характеризуются верхним показателем «нормального» уровня рH. 

В таких аквариумах проблемы с динофлагеллятами встречаются реже? У меня никогда не возникали такие проблемы за более, чем 10 лет, но это не говорит о том, что дело только в уровне рН. Недавно я опросил 112 аквариумистов об их опыте с динофлагеллятами, а также о привычном максимальном дневном уровне рН, с которым им приходится иметь дело. Результаты представлены на Рисунке 3, который демонстрирует несколько меньшее количество случаев проблемных динофлагеллят при высоком pH (более 8.2), чем при пониженном pH (менее 8.2). Однако, в связи со сложностями точного измерения уровня pH и идентификации динофлагеллят, цианобактерий и диатом [прим. редактора: нет никакой сложности в идентификации этих трех напастей, методы без микроскопа многократно описаны на нашем форуме, а применение самого неказистого микроскопа дает сразу однозначный ответ], я не думаю, что приведенные показатели представляют собой явное доказательство такой взаимосвязи. 

Рисунок 3. Разделение респондентов, сообщивших об опыте проблем с динофлагеллятами (черный цвет) и не
имевших такого опыта (красный цвет) в рифовом аквариуме в зависимости от дневного максимума уровня рН.
Максимальные показатели уровня pH и случаи инвазии динофлагеллят были представлены самими
аквариумистами (112 человек), согласившимися участвовать в исследовании.
Результаты были стандартизированы в обоих случаях, округлением до 1.0. 

Как бороться с проблемными динофлагеллятами

Ниже приводится последовательность действий, помимо повышения уровня рН, которые могут помочь аквариумистам бороться с проблемными динофлагеллятами. 

1. Уменьшить содержание питательных веществ в воде [прим редактора: не помогает и даже вредно]. Речь идет о нитратах и, особенно, фосфатах. В сложных случаях, беспокойство о снижении содержания фосфатов до слишком низкого уровня должно быть минимальным, если сравнивать с динофлагеллятами (и их токсинами). Помимо обычных способов уменьшения содержания питательных веществ (скимминг, наличие макроводорослей, глубокий песчаный слой и т.п.), аквариумисты могут более активно использовать гранулированный оксид железа (GFO). Добавление большего, чем обычно рекомендуемого, количества наполнителя в фильтр или реактор и смена наполнителя с интервалом в несколько дней, должны оказать положительное действие. Не стоит беспокоиться и измерять уровень содержания фосфатов, потому что цель заключается в том, чтобы этот показатель опустился ниже обычно выявляемого уровня (скажем, 0.02 ppm).

2. Уменьшение светового периода до четырех часов в сутки [прим. редактора: не помогает и бесполезно]. Этот способ поможет контролировать динофлагелляты, но не поможет избавиться от них.

3. Использование большего, чем обычно, количества активированного угля и по возможности, озона, чтобы разобраться с токсинами, выделяемыми динофлагеллятами. Этот способ поможет улиткам и другим организмам выжить даже при больших скоплениях динофлагеллят.

4. Удаление вручную (при помощи сифона) как можно большего количества динофлагеллят [прим. редактора: может и полезно, но проблему не решит]. Желательно удалять ежедневно – это поможет не допустить чрезмерного распространения популяции.