Статьи
12 элементов рифа. Галогены. ЙОД.
- Добавлено 20 марта 2017 г.
Йод. Третий галоген морской воды, после хлора и брома. Фундаментальный микроэлемент.
В воде мирового океана присутствует в двух основных формах соединений: иодида и иодата, которые зачастую принимаются за общее содержание растворённого йода в морской воде. В поверхностной морской воды, йодат обычно является преобладающей формой, с типичными значениями в 0,04 до 0,065 мг/л морской воды, йодида в воде,насыщенной кислородом, значительно меньше, от 0,01 до 0,02 частей мг/л. Вносится в морскую воду в основном выщелачиванием из магматических пород как на дне мирового океана в местах разломов, так и в незначительной степени из скальных пород в прибрежных зонах. Усреднённое значение содержания йода в морской воде принято считать 0,05 мг/л при температуре 20 oC и удельном весе 1,026. Однако, усреднённые значения не отображают полностью картину по отдельным местам мирового океана. Так, в воде коралловых рифов Рас Мохаммед Красного моря общая концентрация этого галогена может составлять до 0,11 мг/л, в мангровых биотопах значения содержания йода колеблются от 0,03 до 0,27 , на различных участках Большого Барьерного Рифа в Австралии усреднённая концентрация йода составляет 0,059, а в водах Окинавы вода насыщена йодом до 0,098 мг/л.
Основная роль иода в биологии животных.
Синтез пигментов. Атом йода требуется для создания молекул некоторых видов природных пигментов. Пигменты и протеины защитные: вырабатываются кишечнополостными книдариями и позвоночными с целью защиты от избыточного УФ освещения либо простой светорегуляции. Эффект флюоресценции кораллов под УФ и синей частью спектра – косвенное явление, связанно как раз с наличием этих протеинов и пигментов ( а также релятивных типов), так как пигменты, белки и каротиноиды, защищающих животное от той или иной длины волны лишь в небольшом количестве способны к флуоресценции под излучением с длиной волны 390-420 нМ. Синтез нежно-розового пигмента стилофор и тубастрей также невозможен без атомов йода. Многие зелёные пигменты (в том числе, из тканей кораллов эуфилия, цинарина, фунгия, циклозерис, мерулина, фавитес, хиднофора) в своей молекуле содержат атом йода.
Обмен веществ. Незаменимый элемент липидного обмена у кораллов, членистоногих и рыб. В процессах метаболизма белка участвует, как вспомогательный элемент наряду с атомами хлора и селена. У позвоночных обитателей аквариума (рыб) йод является важнейшим компонентом белков клеток печени, чешуи, органов репродукции. Молекула йода входит в состав гормонов роста позвоночных.
Газообмен. В процессах газообмена у морских обитателей, населяющих морские аквариумы, йод участвует не всегда, отдавая первенство более сильным галогенам: хлору и брому
Иммунная система. В тканях кораллов и низжих беспозвоночных йод выполняет частично антибактериальную функцию (именно и также отчасти вследствие чего кораллы неплохо переносят «купание» в йодсодержащих лекарствах, при этом паразитические моллюски и черви успевают погибнуть). В тканях некоторых иглокожих йод в составе гемолимфы также выполняет барьерные функции. У позвоночных рыб йод, как и у человека, выполняет множество регуляторных функций, включая и иммунную систему.
Формирование скелета. Членистоногие – особенно яркий пример нуждающихся в элементарном йоде организмов. Йод – важный компонент для правильного и благоприятного процесса линьки. Линька- довольно сложный процесс, но выявлено чёткое влияние концентрации йода на формирование кутикулы (нового покрова) клетками гиподермы, на процесс отделения экзувия (старого экзоскелета) и как элемента, способствующего быстрейшей минерализации нового покрова. Самое характерное проявление начинающегося дефицита йода при линьке ракообразных это «кривые» или укороченные усики животных, отсутствие интереса к еде после линьки. Также огромное влияние йода на формирование скелета выявлено у морских ежей, многих видов морских звёзд, а также у кораллов семейств Acropora и Seriatropora. У офиур и морских звёзд также выявлена чёткая зависимость темпов регенерации конечностей от концентрации йода в воде. При брутто-концентрации (сумма йодид+йодат) от 0,1 мг/л до 0,04 мг/л регенерация проходит успешно. При снижении содержания йода мнее, чем 0,030 мг/л процессы регенерации замедляются, при концентрациях ниже 0,025 мг/л у офиур отмечена неспособность к заживлению травм. Морские лилии при содержании йода менее 0,025 мг/л перестают питаться.
Из всего вышесказанного следует, что недостаток йода может сильно ингибировать многие процессы жизнедеятельности животных, и его восполнение является важной задачей аквариумиста, чей риф должен процветать, а не «выживать». Биосистема кораллового рифа-очень сложный многоуровневый механизм. В вопросе подхода к задачам такой сложности нельзя подходить однобоко и пытаться «ускорить или улучшить» параметры воды в надежде получить яркую окраску гидробионтов или ускоренный рост животных.
Не стоит забывать, что высокие дозы йода, ка ки многих других элементов весьма токсичны. Старинное выражение в популярном изложении: «Всё — яд, всё — лекарство; то и другое определяет доза» как нельзя лучше отображает суть подхода. Так, изученное в наших лабораториях влияние йодидов и йодатов на беспозвоночных выявило следующие особенности поведения животных при увеличенной до 10 мг/л концентрации атомарного йода и длительной экспозиции:
У кораллов синтез пигментов, содержащих железо, никель, марганец, бром и фтора практически ингибирован, большинство кораллов утратило светло-зелёный пигмент. Книдарии семейств Zoantidae изменили не только окраску, но и морфу, прекращён рост колоний при любых типах и режимах освещения и питания. У кораллов семейств Seriatropora неправильно формируется скелет и утрачивается розовый пигмент. У рыб семейства помацентровые усложнено дыхание. При данной концентрации отмечена гибель сидячих медуз, некоторых видов моллюсков и большинства плоских червей.
Извлечение йода из воды.
Морские обитатели приспособились получать йод как из энергетически эффективных органпроизводных йода в протеинах, так и непосредственно из воды в виде неорганических ионов. Наиболее массово йод извлекается из природной воды водорослями, использующими этот галоген, как элемент синтеза аминокислот и белков и губками, использующими иод, как элемент протеинов и скелета. Причём, явно прослеживается закономерность: чем проще устройство организма, тем эффективнее и проще он поглощает нужный элемент из окружающей среды. Для многих морских животных концентрация йода ниже 0,05 мг/л (5 х 10-5 г/л) для усвоения уже практически недоступна. Для большинства кишечнополостных (книдарии: медузы, коралловые полипы, гидроиды и актинии) «порогом недоступности» принято считать концентрацию йода менее 0,018 мг/л , в то время как у иглокожих (морские лилии, морские звёзды, офиуры, морские ежи и голотурии)этот порог составляет 0,022, членистоногих (ракообразные) эта величина уже составляет 0,30, а эффективное усваивание костными рыбами йода посредством дыхания возможно при концентрации последнего в воде от 0,32 мг/л. Конечно, здесь приведены общие краткие данные, но задача данной статьи – дать базовые знания, применимые к аквариумистике на базовом уровне.
В отличие от природных условий, в морском аквариуме йод не имеет источника восполнения, и к тому же, более интенсивно извлекается из воды. Оптимальная концентрация йода в аквариумной воде должна находиться в пределах 0,045 мг/л -0,07 мг/л.
Йод из йодида, преобладающего в морской воде, переходит в оксидатные неорганические формы. Например, йодаты в процессе фотосинтеза простейших организмов: динофлагелляты (в т.ч. зооксантеллы кораллов), цианобактерии, зелёные и бурые фитопланктонные водоросли и органические соединения. Йодаты и органические соединения йода – менее стойкие соединения йода, легко окисляются кислородом воздуха с выведением газообразного йода («морской запах») а озонаторами и флотационными установками этот абиотический процесс интенсифицируется многократно. Однако установлено, что водоросли также «умеют» йодат переводить в йодид, при этом большую часть которого усваивают в виде йодметил-радикала CH2I-, в конечном результате также понижая концентрацию ионов йода в морской воде. Часть йодатов при недостатке кислорода легко восстанавливается бактериями до йодидов в системах, оснащённых мощными биофильтрами, но обратный процесс заметно менее интенсивен, как показали наблюдения в лабораторном стенде закрытой системы*. Быстрому истощению йода способствуют нагревательные элементы аквариумной системы. Но самый большой урон концентрации этого важного элемента наносят химические поглотители типа ионообменных смол и активированного угля.
Главный вопрос: «нужно ли добавлять йод в рифовый аквариум?» остаётся открытым, так, как бездумное применение оного может привести к не позитивным последствиям. Очевидно, что йод – важный элемент, но не менее очевидно, что он также и токсичен в высоких концентрациях. Не рекомендуем дозировать йод в аквариум с 1 креветкой, если вы узнали, что данный элемент «просто полезен» для ракообразных.
Наши рекомендации:
Не вносить йод в морской аквариум в виде спиртовых растворов элементного йода. Даже не смотря на то, что элементарный йод в морской воде хорошо переходит в соединения, кинетика реакций недостаточно хорошо изучена и даёт нам право допускать вероятность образования неэффективных или токсичных соединений. Не вносить порошкообразные препараты йода. Не вносить дисбалансные добавки, такие как растворы чистых йодатов или йодидов.
В системах, слабо населённых гидробионтами, все необходимые микроэлементы вносятся с частичными подменами воды ( 10-15% 1 раз в месяц)и дозирование препаратов йода не требуется.
В густонаселённых гидробионтами системах , все необходимые микроэлементы вносятся с частичными подменами воды ( 15-20% 1 раз в месяц), йод, как компонент вносится в комплексной добавке микроэлементов, такой, как Marinekraft Spurenelemente.
При ежемесячной подмене воды в объёме от 20% дозировка отдельных препаратов йода отсутствует.
В густонаселённых системах, оборудованных хим. поглотителями, озонаторами, мощными флотаторами** - регулярная дозировка нетоксичных добавок йода Marinekraft Jodiion Halogen plus в рамках предписанной инструкции.
В карантинных системах- регулярная дозировка добавок элементного йода, таких, как Marinekraft Jodiion.
При возможности кормления гидробионтов живыми и свежими кормами (замороженный криль, сырая мидия, свежие или мороженные водоросли, сырое мясо гребешка и краба) необходимость в дозировке препаратов йода отсутствует в том случае, если система не оснащена озонатором.
.
*Система без внесения добавок, смен воды. Солевая смесь: рифовая соль MK ReefAdvanced, поддерживаемый удельный вес:1,025 кг/л. T=25 oC.Объём воды: 360 л. Восполнение воды : II RO вода, 5 мкСм/см. Оснащение: флотатор MKJ-8 Qном. Возд.1200 л/ч. Замкнутый биоценоз без позвоночных. Источники энергии: свет и беcфосфатная смесь аминокислот BioEnergy A. Срок эксперимента: 5 месяцев. Основное население: высшие водоросли, членистоногие, книдариевые, кольчатые черви, моллюски. Средняя наполненность (1 условный (от 40мм) + 6 малых (до 10 мм) организмов на 3 л воды) Начальный уровень брутто концентрации I = 0.057 мг/л. Конечный – 0,014 мг/л.
** Термин «Мощная флотация» означает в данном случае расход воздуха флотатора, превышающий пропорцию 1 номинальный литр воздуха на 1 литр аквариумной воды в час.