лой грунта выше 7 см считается не эффективным из-за плохой проницаемости избыточности анаэробных (безкислородных) зон. Слой менее 3 см не эффективен в плане удержания корневой системы растений. Это как аксиомы.
Однако, если с 3 см вроде как все понятно, то с 7 см не очень.

Начнем с того, как определить эффективное соотношение аэробного и анаэробного процессов? Будет ли это соотношение одинаково для различных видов растений?

Что происходит в природе? Чем глубже, тем анаэробнее и анаэробнее. Не нравится - не суй глубоко корни.
С другой стороны, мне хорошо знакомы хозяйства, где выращивают прекрасные водные растения в ящиках с использованием садовой земли (под водой!).
С третьей стороны, некоторые растения, например, криптокорины прекрасно приспособлены к существованию корней в анаэробных условиях: они имеют симбиотические грибы, грибница которых прекрасно приспособлена к поглощению микрокомпонентов питания в условиях, когда они не доступны корневым волоскам, и торчащие из грунта вертикально вверх дыхательные выросты корней (это легко наблюдать даже в аквариуме).

Так является ли эта самая анаэробность таким уж нехорошим явлением?

Что касается размера гранул (фракции) грунта, наиболее эффективной в аквариуме считается 3-4 мм. Опять же таки, через более крупную все проваливается, что вроде как бы не эффективно со многих точек зрения и грозит неприятностями, а при более мелкой фракции грунт "закисает" (опять таки слишком много анаэробных зон).

Из своей практики могу сказать, что когда-то у меня стоял 200-литровик с крупными синодонтисами и дном из гранитной щебенки фракции 10-20 мм. Чистил я его просто: раз в месяц весь щебень сдвигался в одну сторону, после того как муть оседала, я удалял ее шлангом с чистого дна и передвигал грунт в другую сторону, после чего сифонил вторую половину дна. Естествено, что эффективность удаления грязи при таком способе была не более 25%. Так - скажете вы - аквариум то был без растений.

Однажды я вылил в этот аквариум остатки отловленного и не скормленого циклопа вместе с прудовой водой. Спустя некоторое время мое внимание привлекли странные точки на стекле повыше слоя ила. Это оказались гигантские инфузории-трубачи. Я вооружился микроскопом и стал изучать. Такой экосистемы, с таким набором микрофауны мне не приходилось видеть ни до, ни после того. Это был классический учебник по микробиологии воды чуть ли не в полном составе.

С другой стороны огромные заросли гигантской синемы и криптокорины Бласса (о валлиснерии и не говорю) я видел на мелком заиленном обычном речном песке.

Так может фракция 3-4 мм самая удобная для просифонивания грунта, а отнюдь не для экосистемы аквариума? Может фракция 1-2 мм более естественная? Может ее быстрое заиливание более благоприятно для экосистемы аквариума?

Химический состав грунта

Опять-таки считается, что грунт должен быть нейтральным в химическом отношении и бедным. Почему? Ведь в природе растения на таких грунтах практически не встречаются.
Ответ достаточно прост. С технической точки зрения проще заранее знать, что в грунте ничего нет и затем по своему усмотрению добавлять нужные элементы, чем заниматься сложной проблемой выяснения, а что ж та или иная порода на самом деле содержит.

В природе растения (и водные в т.ч.) произрастают на четырех основных типах субстратов (по преобладающим веществам):
- содержащие кальций породы (мрамор, доломит, мел, гипс, ракушечник и т.п.);
- силикатные породы (силикатный песок, гранит, порфирит, песчаник, серпентин и т.д.);
- латериты (в своей основе алюмосиликаты);
- органические субстраты (например, торф).

Растения, произрастающие на кальциевых породах должны иметь специальные механизмы, позволяющие им потреблять питательные вещества, так как кальций блокирует не только поглощение других элементов питания, но и мешает переработке микроорганизмами растительных остатков в гумус. По этим причинам применение кальцийсодержащих пород в аквариумах с растениями крайне не желательно.

Силикатные породы в основном нейтральны как в отношении поглощения живущими на них растениями питательных веществ, так и в отношении переработки растительных остатков микроорганизмами. Из водных растений на таких субстратах хорошо приспособились жить растения проточных вод умеренных широт. Это наиболее приемлемые для аквариумов виды субстратов.

Латериты свойственны в основном тропикам и влажным субтропикам, где жарко и есть достаточно влаги, чтобы постоянно шло разрушение органического вещества. Но присутствие алюминия приводит к быстрому связыванию многих микроэлементов комплексными солями. Благодаря чему образуется этакое месиво из плохо растворимых неорганических веществ, напоминающее очень мелкодисперсную и очень вязкую глину. Железо на таких почвах, например, выпадает в виде гидроокиси. На таких кислых железистых почвах тоже надо уметь расти. Львиная доля тропических водных растений обитает именно на таких почвах. Характерными в этом смысле являются криптокорины Шри-Ланки, большинство видов из Юго-Восточной Азии, бассейна Амазонки, Ориноко, Заира и Конго.

В продаже иногда появляется гранулированная красная шри-ланкийская почва, которая используется в виде подложки под мелкозернистые грунты при закладке травников. Механизм ее (и различных глин) действия основан на том, что, попадая в совершено другие условия внешней среды, она начинает отдавать содержащиеся в ней микроэлементы, а заодно и быстро понижает редокс-потенциал субстрата (так как вносит большое количество не окисленных или не полностью окисленных веществ, чем вызывает резкое увеличение потребления растворенного в воде кислорода).

Приблизительно на тех же принципах основано и применение в аквариумах торфа, с той только разницей, что в большинстве случаев тут необходима еще серьезная помощь со стороны сапрофитных микроорганизмов.

Таким образом, лишь силикатные породы являются для травников основными составляющими грунта. Остальные типы грунтов не должны в этих ситуациях применяться вообще или могут служить лишь вспомогательными, но отнюдь не обязательными, добавками.

Теперь возьмемся за растения.

Нам хорошо известно, что плавающие в толще воды растения потребляют питательные вещества всей поверхностью тела и могут таким образом использовать только растворенные в воде вещества.

Плавающие на поверхности воды растения потребляют питательные вещества в основном корнями, сохраняя листья гидрофобными для поглощения углекислого газа из атмосферного воздуха, где он более доступен (по сравнению с водной средой).

Укореняющиеся в грунте водные растения потребляют питательные вещества как из окружающей листья воды всей их (листьев) поверхностью и через гидропоты, так и при помощи корней из так называемого почвенного раствора.

Здесь существует две крайности, одну из которых представляют, например, апоногетоны, больше полагающиеся на листовое питание и практически не использующие корневое. Вторую - демонстрируют те же криптокорины, которые большую часть питательных веществ получают за счет корневого питания, более того имеют симбиотические грибы, грибница которых способна поглощать питательные вещества из почвенного раствора в крайне неблагоприятных для корней условиях анаэробного процесса разложения органики (гниения).

Напомню, что мы говорим о том, что произойдет, если в густо засаженном растениями аквариуме не сифонить дно. В связи с чем нас больше будут интересовать проблемы корневого питания растений.

В любом аквариумном грунте будут существовать более или менее выраженные аэробные и анаэробные участки. Их доли будут зависеть от диаметра частиц, составляющих грунт, и от степени его (грунта) загрязнения.

Корневую систему большинства растений более всего будет устраивать именно стык этих зон, так как он представляет собой наиболее богатый (по разнообразию) слой, содержащий питательные вещества из обеих зон, причем эти вещества находятся в лабильных (нестабильных) формах и легко могут переходить из одного состояния в другое, а то и в третье (окисленная, не полностью окисленная и восстановленная формы). Выбирай, что твоей душе угодно.
Подобной ситуации будет более всего соответствовать средняя степень загрязнения грунта.

Обратите внимание при этом на листья растений. Их нормальное положение (это в основном касается растений, использующих преимущественно корневое питание) близкое к 45 град. к поверхности грунта. Такое расположение листьев наиболее удобно для сбора оседающего детрита и направлении его к корневой розетке. Таким положением листьев характеризуются растения на бедных до средней степени загрязнения грунтах.

После прохождения некой абстрактной точки оптимальных условий в грунте (внешне этот момент выглядит как наибольшая степень расцвета травника) начинается процесс его старения. При этом происходит постепенное увеличение доли анаэробных зон в грунте и растения реагируют соответствующим образом.

Криптокорины, например, располагают листья параллельно грунту, изгибают черешок дугой по всей длине и выворачивают листовую пластинку краями вниз. Они пытаются сделать все для того, чтобы не допустить сбора детрита к корневой розетке. «Что упало – то упало, а лишнего нам не надо.» Они уже не в состоянии перерабатывать то количество питательных веществ, которое накоплено в грунте и, соответственно, воде.

В природе такое состояние дел наблюдается в период засухи, когда резко падает уровень воды в водоемах, снижается проточность, происходит концентрация растворенных питательных веществ за счет испарения и т.п.

Прибрежные водные растения при этом получают доступ к воздушному пространству, выбрасывают надводные листья, позволяющие потреблять больше кислорода и углекислого газа (а соответственно и перерабатывать большое количество питательных веществ из грунта), резко ускоряют метаболизм и вступают в фазу цветения, так как попадание в таком состоянии под воду грозит им быстрой гибелью.
В этот же момент в почве идет быстрое формирование корневищ, выходящих к поверхности грунта. Растения покидают анаэробную зону и снова готовы к очередному жизненному витку.

Еще одно наблюдение.

Вы когда-нибудь задумывались над процессом накопления детрита в мелкодисперсных аквариумных грунтах фракции 1 - 2 мм?

Здесь детрит собирается сверху. Песок такой фракции практически не пропускает его к нижним слоям. При этом образуется обширная, если так можно сказать, псевдоанаэробная зона. Т.е., с одной стороны, туда ограничен приток кислорода, а с другой стороны, сами по себе нижние слои грунта абсолютно проточные и имеется возможность уравнивания концентрации любых веществ по всей площади дна. Если при этом вспомнить, что растения имеют возможность гонять кислород (и прочие вещества) по сосудистой системе, то легко предположить, что в этих условиях любое растение может легко сдвинуть редокс-ситуацию в прикорневой зоне по необходимости. Все это создает мягкий питательный климат, устраивающий большинство растений.

Именно в таких условиях наиболее эффективно применение глиняных шариков «под корни». Так как таким образом создаются локальные анаэробные участки в заданных точках. (Об освобождении питательных веществ глиной я уже говорил выше.)

Конечно, по мере того, как мы будем копаться в таком мелком грунте, детрит будет проваливаться в нижние слои, но все равно процесс старения грунта будет гораздо более длительный, чем при крупных фракциях гальки. Кроме того, проваливаться будет уже переработанный в верхних слоях детрит, что не создаст больших проблем для растений.
Мелкий грунт гораздо быстрее формирует внутри себя среду с низким редокс-потенциалом, гораздо эффективнее ее удерживает на ранних стадиях существования аквариума и мягче влияет на редокс-потенциал воды (из-за закупорки детритом верхнего слоя).
Автор статьи: Сергей Петрик