2020-09-25 06:27:52

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生态缸指在隔绝物质交换的空间内,依据生态学原理,将生态系统具有的基本成分进行组织,构建的闭式人工微型生态系统。

基本信息

  • 中文名称

    生态缸

  • 依据

    生态学原理

  • 具有

    基本成分进行组织

  • 构建

    人工微型生态系统

折叠 编辑本段 设计要求

1.生态缸必须有生态系统的生物成分和非生物的物质和能量,特别要注意要有足够的空气(体积最低应占 2/3)。

2.有合适的食物链结构,形成一定的营养结构,必须能够进行物质循环和能量流动,在一定时期保持稳定。

3.仿照自然生态,合理设计各组份占比,做到计算完全再填缸,而填缸时也应一步步进行试缸。生物数量不宜过多,并且生态系统的组成成分齐全。

4.透明材质封箱,保证太阳能输入稳定

5.应采用散射光,尽量避免整体同时日光照射。防止温度变化过大而杀死生物。

6.生态缸周遭环境应保持长期稳定

7.必须设立肺室,防止外壳因温度变化而产生压涨致裂

8.若缸内生态达到长期稳定,便可封缸。一经封缸,不可再启。

折叠 编辑本段 示例

准备一个120*70*50的长方体玻璃缸,一定量的自来水、沙土、细石子、土质较好的土壤。收集或购买小乌龟3到4个,蜗牛7到8只,蚯蚓2条。蕨类植物2株,3棵仙人球。观察两到三周,予以记录。

注意:不可让其暴露在阳光之下,选择通风,可见自然光即可。

折叠 编辑本段 系统要素

这是一个很专业的问题,但在日常的水族养殖中用到的不多,我这里只挑最重要的讲,分类上也以实用易懂为原则,未以专业的系统方法分类 。

1.微生物:

包括细菌、支原体、衣原体等简单生命体以及许多肉眼看不到的原虫类,其中最重要的是细菌。不同水体的细菌种类和数量不同(一些专业水产书籍对此有描述,有兴趣可以到新华书店去翻翻看),但正常菌群(相对于致病菌而言)–也就是我们常简单归纳为硝化菌的那些细菌–的作用是大同小异的,

就是:分解有机物、并将氮硫等的有害化合物通过自身新陈代谢作用转化成稳定无害的物质,从而达到净化水质的目的。另外,正常菌群的维持还能有效抑制致病菌的数量,从而防止多种疾病,尤其是细菌类疾病的发生(因为在微生物疾病的感染要素里,致病微生物的数量占有举足轻重的作用)。在整个水族箱生态系统建立过程中,这些遍布每个角落的小精灵起了决定性作用。

2.藻类:

包括硅藻、蓝藻等微小的单细胞藻类和水族箱常见的丝状藻、须状藻等多细胞藻类,这些让人既爱又恨的小家伙在水族生态中有很重要的作用。他们利用光能以及水中氮磷等化合物(为鱼类等水生生物的代谢产物和细菌的分解产物,但由于现在天然水体污染日益严重,工业、生活污水逐渐成为氮磷的主要来源)合成糖类、蛋白质以及多种维生素,成为食物链的起始环节。就整个生物圈中的地位而言,它们远比一切高等植物来得重要,地球上所有植物产生的氧气中有90%来自于藻类。

当水体中的氮磷化合物过多时,他们的生长就会失控,进而争夺光照和氧气,成为鱼类和高等水生植物的杀手。目前一些地区水源污染十分严重,即使是自来水中也有相当的氮磷含量,虽然对人体影响不大,但却足以维持藻类生长,如果在新设水族箱中不注意控制,藻类会很快占据主导地位而难于去除,将影响水草、珊瑚等的生长,严重时也可导致鱼类窒息死亡。还要提一句的是,藻类是所有水生生态系统中最顽强的住客,即使维护良好的水族箱,也不可能完全没有藻类存在,只不过少得让人注意不到而已。

3.浮游动物:

这里指水蚤、丰年虾、轮虫、草履虫等以细微浮游生物为食的低等动物,他们在自然水体中的数量很大,也是水族养殖重要的饲料来源,但水族箱中却不多见,影响也不明显,仅有轻微的除藻作用。

4.底栖动物:

这一类包括的范围很广,从线虫、沙蚕到蜗牛、海参,再到虾蟹、贝类等等,都可统归在一起。尽管食性、习性各不相同,但在水体生态中他们都能扮演清道夫的角色,将动植物尸体进行初步消化处理,转化成更易于细菌分解的产物,有的还能清除藻类。我们常有意无意地将他们引入水族箱,成为维护系统稳定的好帮手,但有的物种如不加注意也会带来困扰。

5.高等水生植物:

包括常见的属种子植物的水草,以及蕨藻、钙藻之类长得很象水草的较高等海洋藻类(以下就简单地统称为水草了)。自然界他们也处于食物链的底端,虽然进化上比单细胞藻类先进,但生长所需的营养物质以及在自然中的作用和低等藻类差别不大,它们也会在营养物质过剩时大量生长,引起水生环境的恶化。当水草生长旺盛时,由于大量养分被他们消耗,藻类会因营养不良而生长缓慢;

反之,低等藻类肆虐时,水草也会因为没有足够养料和光照而逐渐衰弱。另外,他们也是水质净化的重要力量,尽管低等藻类也有相同的作用,但控制高等水生植物的生长要比控制藻类容易得多,所以大多数人还是选择水草(也有造景高手用藻类在局部进行装饰,确有耳目一新之感,但并不是人人可以尝试的)。

6.高等水生动物:

这里当然是指鱼类了,他们是观赏水族的焦点所在,但不要忘记,他们也是整个系统的一个环节。鱼类在水生生态中处于食物链的最顶端,他们从系统中获取能量,而他们的代谢产物也为水草、藻类和细菌提供生长所需的养料。

7.其他:

这里着重提一下岩礁造景缸里的珊瑚和软体,他们有的是植物(虫黄藻)和动物(珊瑚虫)的共生体,有的则是纯粹的掠食者,但就水生生态系统中的地位作用而言,总体介于高等水生植物和动物之间,更偏向于动物。

折叠 编辑本段 设计原则

生态缸的设计原则:生态缸创意来源于人们常见的有山有水的自然景观,将这种大自然美景微缩到一个生态缸中,从而达到美化居室、陶冶情操的目的。因此,生态缸设置时,除了坚持水草造景缸多样与统一、协调与对比、均衡、韵律和节奏四大原则外,还要坚持以下原则:

(1)来源自然,贴近现实造景设计要来源于自然,反映自然景观要尽可能逼真,贴近现实。在设计生态缸时,要造的景观应该是人们在大自然中能够见得到的景致,同时要合乎时令、节气,而不是凭空任意捏造,否则将失真,甚至闹出笑话。因此,要求设计人先要留心生活,细心观察大自然景观,做到灵活运用,才能造出逼真的自然景观来。

(2)陆地生物同水草造景要和谐统一 在生态造景缸中,陆地生物与水中的水草造景要和谐统一,协调一致。根据造景者所要营造的自然景象,选择合适的陆地生物和水草。同时要考虑到所营造的陆地景致,水中可能会生长什么种类的水草。同样也应考虑到所营造的水体环境,岸上可能会长出什么样的陆地植物。这样才能做到生态造景和谐统一,真正地回归自然,尽享大自然的景色。

(3)陆地景致和水景所占比例应协调 生态缸的造景,水景占多大比例,陆地景致占多大比例,一定要协调,而不是简单的各半,或三七开、四六开。最好先做出造景效果图,看一看二者比例是否恰当,否则会造出"水漫金山"或"湖库干涸"的不协调景观。设置瀑布的,瀑布流落的位置、落差与水中"深潭"的比例都要协调。这就看造景者对大自然的领悟了。

(4)陆地植物、水中水草选材及大小比例要协调 在生态缸的造景中,陆地植物、水中水草的品种及大小都要协调。比如,山上的"树"应该有多大、多高,是"枝繁叶茂"还是"才吐新芽"?水中水草是"细如针丝"还是"丰腴肥硕"?都要与其营造的景观及时令相一致,否则造出的景观就会给人不协调、不舒适的感觉。

(5)鱼、造景动物要与景观相适应 生态缸造景中的陆栖动物(一般指两栖爬行类)及水中观赏鱼一定要根据所营造的景观,搭配合适的数量。比如,设置田间稻浪景观时,可放养青蛙;虫鸣鸟叫,溪流潺潺,可放养昆虫、鼠鱼、溪鱼、虾类等。但不可凭空臆造,任意放养,造出不伦不类的景观来。

(6)造景材料要大小协调 生态缸的造景材料,选材大小及摆放很有讲究,既要协调一致,又要便于堆放牢靠。一般选用大的沉木或石头做主景,小的沉木或石头做衬景或起到加固的作用,但要注意所用的材料大小、比例、造型与景观协调一致。同时在堆放时,要确保牢固,以免加水或管理操作过程中倒塌,造成水族箱破裂。

折叠 编辑本段 建立方法

这个过程的核心内容如前所诉,是建立完整的生物(细菌)过滤系统。它需耗费的时间,淡水缸大约是2周到1个月,海水缸即使是初步建立起该系统就需1个月,而整个系统稳定则需2-3个月。

为什么要那么长的时间?有没有快一点的方法呢?

其实这个时间就是硝化菌生长繁衍并逐步达到稳定所需的时间。细菌的生长繁殖特点与我们所熟悉的宏观动植物完全不同,它们一般行分裂生殖,其数量的增长按一而二、二而四、四而八……的指数方式增加(理论上的增长方式,忽略了由于细菌死亡所导致的数量减少,其实死亡与增殖是同时存在的)。在理想条件下,单一菌落的增殖会经历3个主要阶段:

1.漫长的增长前期,这段时间细菌逐渐适应环境,开始分裂,但由于原本数量较少,增加的细菌数也相对较少,这个阶段细菌总数是不多的。

2.快速增长期,当经过增长前期,细菌数累积达到一定程度后,由分裂所增加的细菌数也随之猛增,其增长的幅度是以对数指数表现的,所以又称对数增长期,在这个阶段,细菌总数将数十倍、上百倍的增加。

3.平台期或衰退期,细菌经过对数增长期后,尽管仍继续分裂,但同时也有相当多的细菌死亡(死亡原因很复杂,这里不详述),如果此时有良好的营养供应,细菌增殖的数量与死亡的数量将达到平衡,细菌总数不再增加,形成稳定的菌落,称为平台期,但如果营养供应跟不上细菌的消耗速度,则由于营养耗竭而进入衰退期,大量细菌死亡,总数下降。我们想达到的就是平台期的效果。

但是,我们的水族箱并非"理想条件",硝化菌也不只是单一的菌种,水生生态系统中常见的硝化菌至少就有8种。有些厂家的硝化菌广告说搭配的细菌有相互增益的效果,事实上细菌之间的关系并非那么简单,共存共荣只是一方面,而竞争则是永远的主题。在局部,当一种或几种细菌表现强势,那么其它细菌一定会被抑制,而当条件发生变化时,原本弱势的菌种可能会变为强势,反而抑制原先的强势菌种(这就是为什么稳定的水族箱不容易发生鱼病,而新缸或环境剧变的缸容易爆发疾病的原因);即使是共生的细菌,之间也必须达到一定的数量平衡才能发挥最佳作用。在新设水族箱里,环境十分不稳定,又缺乏细菌增殖所需的营养,细菌增殖得很缓慢。特别是增长前期,原本细菌增殖的数量就不多,又有相当的细菌不适应环境而死亡,要达到进入快速增长期所必需的菌数,就要花费很长时间。加之各个菌种间相互适应、相互协调也需要时日,所以整个过程就进行得非常缓慢。

至于要缩短这个过程的方法不是没有,但对新手意义不大。最可靠的方法就是用已含有大量稳定菌群的材质,包括稳定使用过的底沙、各种滤材以及礁岩缸用的活石头等,他们的量越大系统稳定得越快,但如果只是少量的话就没有什么大的作用了。因为足够的稳定菌群可以迅速改善水体质量,量少不但不能稳定水质,在环境改变后菌群自身也会发生很大变化,一样需要时间来重新适应,其作用类似于加硝化菌(新手一般很难从老手那里要到大量成熟的材质,除非那位老手不想养鱼了)。而且即使使用大量成熟材质,也需要一定时间来达到新的平衡,决不是立即就可以放鱼的。所以我还是建议新手循序渐进地设置水族箱。

这里特别要提一下的是:仅以大量添加硝化菌种的方式来达到快速建立生物过滤的方法是不可靠的!在一个缺乏营养的环境中,光靠添加细菌不可能快速达到我们所需要的稳定状态,曹立在相关文章中也提出过类似观点。从细菌的增殖特点不难看出,系统内的细菌是依靠自身的分裂增殖来达到我们所需的数量的,人为的加入菌体只能是杯水车薪。对于几乎没有所需硝化菌群的新设缸,即使数倍于常规量地添加细菌,也不可能达到它们自身增殖数十倍到数百倍所产生的菌体数量,更何况加入的菌种中到底有多少活菌也需打个大大的问号。其实对于新设缸来说,添加硝化菌只是一个"药引子"而已,更重要的是如何改善细菌生长的条件。

首先,是要给它们安一个"家"。许多细菌只有在依附于某些物体时才能正常生长,在漂浮状态下则生长迟缓甚至停滞。这个"家"就是我们常说的滤材,其种类繁多,曹立的相关文章都有描述。它们的共同特点就是体积小而表面积极大,这样就可以在容积有限的水族箱里为硝化细菌提供大量的依附表面。对于需氧菌,这个"家"还必须保证每一个角落都有充足水流,以满足它们对氧气的需求。对于厌氧菌则刚好相反,需要"微流"的环境,保证氧的低供给,以利于脱氮反应的进行(详见smilecathy的翻译文章)。其次,是要添加细菌生长所需的养料。我个人习惯是在新缸里投放一点水蚤,黑暗中这些小家伙会散布到水族箱各个角落,他们死亡后的尸体就成了细菌的"饲料"。1周后可以放养孔雀、红剑之类的鱼,数量不可太多,3-4条足够,他们的代谢产物、残饵都是细菌的好营养,另外也可以放些蜗牛,用以除去刚刚兴起的藻类(种草前最好将蜗牛请出去,否则可能会把水草啃得千疮百孔,不过千万别用除蜗牛剂),这样一般2-3周就可以放鱼了。至于海水缸,有文献报道说加入切碎的蛤肉有助于生物过滤的成熟(得忍受它们腐烂时的臭味了,但臭味不正说明有细菌在大量生长吗?)。现在超市里有卖一种叫"乳果糖"(这是学名,商品名就有很多了)的东西,理论上讲也是细菌尤其是厌氧菌的"补品",新缸里添加一点应该有好处,不过我没试过,有兴趣的朋友不妨试试(后果自负喔,不过反正是新缸什么都没养,大不了全缸换水)。

至于生物过滤系统建立以后的步骤,倒是可以DIY一点,根据需要加入系统的其它元素(自然界中这些元素是"一个都不能少"的,但在人为控制下并不是缺一不可,详见下一节),然后自己慢慢调整,例如:裸缸养鱼的可以先放琵琶之类体格强健的食藻鱼,控制好藻类后放入自己中意的鱼;做水草造景的则可以放入黑壳虾、小精灵等等,并逐渐将灯光调至最佳,然后种草造景,最后放鱼作为点缀……但有一点非常重要,就是不管哪种缸,放鱼都要从易到难逐渐增加,不要一下子把缸塞满,否则刚刚建立的过滤系统有可能不堪重负而崩溃,那你就得从新来过了。这里顺便提一下种草,前面说过水草也有净水功能,它们不会给过滤系统带来很大负担,所以目前水族界的意见是一下子把缸全种满(当然指做水草造景缸),这样可以避免藻类"翻身"。不过,一些好看难养的草在这种还不十分稳定的环境里不容易长好,甚至会发生腐烂。我的意见是红蝴蝶之类的草慢慢来,先用水兰等铺满缸,作好早期的区域分割规划,等稳定后再逐步用好草替换出那些"丑小鸭"。

折叠 编辑本段 系统维护

上一节提到,在人为控制下,水族箱生态系统并不需要安置所有的元素,除了微生物过滤系统外,其它可以按需要调整。事实上,因为水族箱空间的限制,另一方面也为了视觉上的美观,我们不可能将自然环境中所有物种,按自然比例原封不动地移植到水族箱中。换句话说,我们不可能将生态系统的每一元素都完备地安置到水族箱,为了美观,我们不得不舍弃其中相当一部分,而这些部分在生态系统中发挥的作用,就要靠人为的工作来进行弥补。也就是说,水族箱生态系统不是完整的生态系统,不是真正意义上的生态系统,它的维护工作其实就是我们弥补缺陷所做的工作。举个最简单的例子:我们极力避免水族箱内有大量浮游藻类存在,没有浮游藻类就不可能有以它们为食的浮游动物,而这些浮游生物是大多数鱼类的主要食物来源,缺少了它们,就只有靠我们每天定时投放饵料了。

所以,要维护水族箱生态系统,首要的是明确自己的水族箱缺少哪些关键元素,安置的元素之间的比例是否适当。缺少的元素越少,各元素的比例越接近自然条件,所需的维护工作也越少;反之,就要花费较多的力气了。以下举两个具体例子进行说明。

1.设置只有沉水生化过滤器的单纯养鱼的"裸缸"。这里,除了缺少上面提到过的浮游生物外,还缺少食腐的底栖动物,以及可以吸收废物制造氧气的高等水生植物;另外,这种缸要达到观赏上较丰满的感觉,放养鱼只的密度常常会到达过滤器所能承受的上限,也就是说细菌和鱼类的比例接近失衡。维护这样的鱼缸,我们除每天喂食外,必须定期吸出缸底的残饵和粪便(代替底栖动物和水草,底栖鱼类如琵琶可以部分替代这一工作),较频繁的换水以稀释有害废物(代替水草的功用,弥补细菌的不足,在这种情况下,没有水草的帮助,生物过滤即使满负荷运转也难以清除所有废物),在水温较高时还需要用气泵打气(代替水草制造氧气的功能)。当然,放养的鱼种也有很大关系,如果300L的缸里养一条龙鱼,大可不必如此麻烦,只要每天捞出残饵和粪便就可以了;但如果是养了一大群七彩,这些操作就成了几乎每天必修的功课。

2.设置具有生化过滤器、底砂、大量水草、食藻虾和少量鱼只的"水草造景缸"。这样的缸里,除了浮游生物外,似乎所有主要元素都齐备,那么是否除了喂食就没有事可做了呢?确实,这种水草生态造景缸的维护工作是较少的,但并不是说它就完备,其实这个系统各元素间的比例是严重失衡的–鱼只太少,代谢的废物很少,而水草、细菌则相对过量,于是整个水体呈现"负营养化",这对抑制藻类、促进鱼只健康大有好处,但对水草和细菌而言就不是什么好事了,它们会因营养不良而趋于衰弱,如果不及时干涉,整个系统会由于水草的凋亡而瓦解,辛苦创造的水族美景就不复存在了。于是我们添加各种肥料,添加二氧化碳,添加硝化细菌……另外,由于缺乏食草动物(这是我们避免引入水草造景缸的),水草的生长不受控制,就需要我们定期的修剪,去除枯叶烂叶,截短长得过长的茎干,调整生长密度……

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