بررسی برخی مفاهیم اولیه و فاکتورهای اصلی آب در پرورش ماهی (دی اکسید کربن محلول، PH، قلیائیت، سختی)
بررسی برخی مفاهیم اولیه و فاکتورهای اصلی آب در پرورش ماهی (دی اکسید کربن محلول، PH، قلیائیت، سختی)
اسامی نویسندگان: سعید شفیعی ثابت 1، ابوالقاسم اسمائیلی فریدونی 2
1. دانش آموخته شیلات، دانشکده منابع طبیعی ساری، دانشگاه مازندران.
2. عضو هیئت علمی گروه شیلات، دانشکده منابع طبیعی ساری، دانشگاه مازندران.
قسمت اول
مقدمه
شرایط فیزیکی و شیمیایی محیطی که ماهی در آن زندگی می کند تاثیر عمده ای بر روی رشد و مقاومت آن همانند سایر آبزیان در برابر بیماریهای عفونی، حمله انگلها، سرعت و کیفیت رشد ماهی، بازدهی و کارایی پرورش ماهی دارد. شناختن تمامی عوامل محیطی و کنترل میزان بهینه این فاکتورها به بدست آوردن ماهیان با رشد و سلامتی خوب کمک می کند. در مقاله حاضر سعی بر این است تا آشنایی هرچه بیشتری با مفاهیم عمده فاکتورها و عوامل اصلی آب که در کمیت و کیفیت پرورش ماهی تاثیر گذار است مورد بحث و بررسی قرار گیرد.
دی اکسید کربن و PH
تمام آبهای طبیعی دارای مقداری دی اکسید کربن هستند. آب خالص به طور نا محسوس هادی جریان الکتریکی است. در بیشتر موارد آب به عنوان یک ترکیب غیر یونیزه (غیر غابل تفکیک به یون های مثبت و منفی) شناخته شده است. PHآب خالص برابر با 7 یعنی محیط خنثی است. PH آبهای طبیعی که در پرورش ماهی استفاده می شود به دلایل مختلف ممکن است کمی اسیدی یا کمی قلیایی باشد. آبهای تقریبا قلیایی بیشتر از آبهای اسیدی برای پرورش ماهی مناسب می باشد. آبی که دامنه تغییرات PH آن از طلوع تا غروب آفتاب بین 5/6 تا 9 باشد سبب رشد بهینه و سریع ماهی می شود. اگر چهCo2 بسیار محلول در آب می باشد ولی در اتمسفر جزء کوچکی بحساب می آید. کمتر از 1% دی اکسید کربن در آب به شکل اسید کربنیک می باشد و این اجزاء به سختی از هم تفکیک می شوند.
H2o + co2 = H2co3
H2co3 = (H+) + (Co3 - -)
در آب خالص در دمای 25 درجه سانتی گراد غلظت کل دی اکسید کربن حدود mg/lit 48 می باشد. در غلظتهای بالای co2، PH کاهش می یابد. در غلظت دی اکسید کربنی معادل mg/lit 30، PHحدود 8/4 می باشد. دی اکسید کربن نباید سبب کاهش PH به زیر 5/4 شود.
PH استخرهای پرورش ماهی بدلیل فتوسنتز و تنفس در طی روز معمولا متغیر است. از آنجا که بعد از غروب خورشید فتوسنتز متوقف می شود و نیز اینکه همه گیاهان و جانوران موجود در استخر پرورش ماهی مصرف کننده اکسیژن هستند لذا مقدار اکسیژن محلول در آب کاهش می یابد. در استخرهایی که تراکم ماهی زیاد است ممکن است مقدارco2 حاصل از تنفس افزایش یابد. این co2 با آب ترکیب شده و اسیدکربنیک بوجود می آید و در نتیجه PH کم می شود.
نقاط مرگ آور اسید و باز (PH) برای ماهیان در حدود 4 و 11 می باشد. هر چند، اگر آبها کمتر از 5/6 اسیدی شوند و یا قلیایت آنها بیشتر از 5/9 - 9 شود و این برای مدتهای طولانی صورت گیرد تولید مثل و رشد در ماهی متوقف خواهد شد(8).
مشکلات ناشی از PH در استخرهای پرورشی ماهیان غیرمعمول نیستند. در نواحی که معدن وجود دارد تراوشهای ناشی از معدن که اسیدی هستند باعث اسیدی شدن جویبارها و دریاچه ها می شود. اسیدی شدن طولانی مدت دریاچه ها و جویبارها باعث ایجاد بارانهای اسیدی خواهد شد که به نوبه خود اثرات خطرناکی روی جمعیت ماهیان در نواحی اروپا و امریکای شمالی داشته است(7).
یکی از عوامل عمده و مهم تغییر PH در استخرها، وجود یا عدم وجود ترکیبات کلسیم در آب آنها می باشد. کربنات کلسیم یکی از فراوانترین مواد معدنی طبیعی است که بصورت نسبتاً خالص و یا بصورت ذراتی در سنگها و خاک وجود دارد. این ماده در آب خالص نسبتاً غیر محلول است و تنها به میزان 13 قسمت در میلیون در آب حل می شود. آبی که از کربنات کلسیم اشباع شده است دارای PH حدود 3/9 است. کربناتها و بی کربناتها می توانند با اسید ها و نیز بازها واکنش نشان داده و منجر به تغییر PHگردند. زی شناوران گیاهی با تثبیت PH در قلیائیت 5/6 یا بیشتر توان تولید خود را بدلیل افزایش دسترسی به مواد معدنی ( مقدار فسفات محلول ) بهبود می دهند. قلیائیت به مقدار لیتر / میلی گرم 20 یا بیشتر co2 را به دام می اندازد و به این ترتیب مقادیرco2 موجود برای فتوسنتز را افزایش می دهد.
جدول شماره 1. تغییر در سیستم کربنات بر اساس دما و PH و شوری 34.325 %.
|
درصد اجراء به صورت مولار |
آب شور |
|
Co3- - |
Hco3 - |
H2 co3 |
Temp. C |
PH |
|
2.1 |
94.0 |
3.9 |
8 |
7.5 |
|
6.6 |
92.2 |
1.2 |
8 |
8 |
|
3.2 |
93.9 |
2.9 |
24 |
7.5 |
|
8.4 |
90.7 |
0.9 |
24 |
8 |
|
|
آب شیرین |
|
0.0 |
91.2 |
8.8 |
8 |
7.5 |
|
0.3 |
96.7 |
3.0 |
8 |
8 |
|
0.2 |
92.9 |
6.9 |
24 |
7.5 |
|
0.4 |
97.3 |
2.3 |
24 |
8 |
بدلیل استفاده زی شناوران گیاهی از Co2 در فتوسنتز، PH آب استخر افزایش می یابد. زیرا اسید کربنیک از بین می رود. همچنین، زی شناوران گیاهی و سایر گیاهان می توانند جهت تشکیل Co2 برای فتوسنتز، بی کربناتها را جذب کنند که در نتیجه کربناتها آزاد می شود. آزاد سازی کربنات از بی کربناتها توسط اعمال حیاتی گیاهان می توانند PH را شدیداً افزایش داده و نیز از طریق شکوفائی زی شناوران در طول دوره فتوسنتز، موجب افزایش بارز PH می گردد. این افزایش PH می تواند در آبی با قلیائیت کم( 20 تا 50 لیتر/میلی گرم ) و یا قلیائیت متوسط به بالا ( 75 تا200 میلی / لیتر ) که سختی آن از لیتر/ میلی گرم 25 کمتر است روی دهد.
دی اکسید کربن به طور قابل ملاحظه ای، برای ماهیان سمیتی ندارد. بیشتر گونه ها در آبهای با غلظت لیتر / میلی گرم 60 از Co2 برای چندین روز به بقا خود ادامه می دهند. هنگامیکه غلظت اکسیژن محلول پائین است درصد قابل قبولی از دی اکسید کربن از جذب اکسیژن بوسیله ماهی جلوگیری می کند. متاسفانه، غلظتهای دی اکسید کربن بطور نرمال به حد کافی بالاست و این در حالی است که اکسیژن محلول کم است(6). هنگامیکه اکسیژن محلول پائین است فتوسنتز سریع صورت نمی گیرد. بعلت رابطه دی اکسید کربن با فتوسنتز تنفس غلظت دی اکسید کربن در طول شب افزایش و در طول روز کاهش می یابد و معمولا غلظتهای بالای دی اکسید کربن در استخرها بعد از مرگ فیتوپلانکتونها و بعد از کاهش و ضعف لایه بندی دما و در طول روزهای ابری رخ می دهد.
سمیت چندین آلوده کننده معمولی مانند آمونیاک و سیانید اثرات شدیدی بر روی تغییرات PH می گذارند. سمیت PH هم چنین بستگی به محتوی مواد معدنی و ظرفیت باکتریایی آب دارد. وجود فلزاتی مانند آهن می تواند خطر کاهش PHرا زیاد کند بعلت اینکه نفوذ هیدرواکسید فریک روی آبشش ها سبب چنین حالتی می شود(6). برای مثال، ماهیانی که 4/8 = PH را تحمل کردند در 5/6 = PH بدلیل وجود آهن معادل 09/0 گرم درلیتر همگی مردند.
آلومینیم در آبهای اسیدی به آبشش ماهیان آسیب می رساند و موکوس را پوشش می دهد. اثرات PH در دامنه های مختلف آن و تاثیر آن بر روی ماهیان در جدول زیر آورده شده است:
جدول شماره 2. اثرات PH در دامنه های مختلف بر روی ماهیان.
|
دامنه(رنج) |
اثر بر ماهی |
|
3.5-3 |
مرگ بیشتر گونه های ماهی به سرعت صورت می گیرد. |
|
4.5-4 |
احتمالاً به بیشتر گونه ها آسیب می رسد ولی باعث سازگار شدن آنها نمی شود. پایداری ماهی با سن و اندازه بیشتر می شود. |
|
6-5 |
آسیبها متفاوت هستند گر اینکه Co2 آزاد بیشتر از لیتر/میلی گرم 20 باشد یا نمکهای آهن موجود باشند. تغذیه در بعضی از گونه های دریازی کاهش و ممکن است سبب مرگ و میر شود. |
|
6.5-6 |
در این آب ها مقاومت مربوط به ماهیها متفاوت هستند مگر اینکه Co2 آزاد بیشتر از میلی گرم / لیتر 100 شود. |
|
8-6.5 |
آسیبی وجود ندارد. اگر چه تغییرات درون این دامنه ممکن است اثر مستقیم داشته باشد. سمیت دیگر سم ها تغییر می یابد. |
|
9-8 |
از نظر تغذیه ای ممکن است روی ماهیان دریا اثر کند بخصوص لارو آنها. اگر چه جوانها با گذشت زمان سازگار می شوند. |
|
9.5-9 |
احتمالاً آسیبها روی لارو ماهیان دریایی زیاد است. |
|
10.5-9.5 |
مرگ ماهیان دریایی در طولانی مدت صورت می گیرد، اما ممکن است برای دوره ای کوتاه مقاومت ایجاد بشود. |
|
11-10.5 |
تماس طولانی مدت در محدودیت های بالا در این رنج مرگ و میر ایجاد می کند بخصوص در کپور ماهیان. |
|
11.5-11 |
مرگ و میر سریع در تمام گونه های ماهی صورت می گیرد. |
قلیائیت وسختی
مقدار باز موجود در آب تحت عنوان قلیائیت کل شناخته می شود. بازهایی که اغلب در استخرهای پرورش ماهی یافت می گردند شامل کربناتها، بی کربناتها، هیدرواکسیدها، فسفات، و بوراتها می باشند. قلیائیت کل بر حسب میلی گرم در لیتر یا قیمت در میلیون کربنات کلسیم بیان می گردد. در استخرهای حاصلخیز پرورش ماهی، قلیائیت کل معادل لیتر/میلی گرم 20 یا بیشتر مورد نیاز است. دامنه مطلوب قلیائیت کل برای پرورش ماهی بین 75 تا 200 میلیگرم / لیتر کربنات کلسیم می باشد. آبهای طبیعی که محتوی لیتر / میلی گرم 40 یا مقادیر بالاتری از قلیائیت باشند بیشتر برای آبزی پروری و تولید مورد نیاز هستند، نسبت به آبهایی که قلیائیت کمتری دارند(2). بر طبق نتایج ( 1946 ) Moyle تولیدات بیشتر در آبهای با قلیائیت بالا در نتیجه تاثیر مستقیم قلیائیت نیست بلکه بیشتر به علت فسفر و دیگر مواد غذایی است که با افزایش قلیائیت کل زیاد می شوند. رابطه بین قلیائیت کل و محصول گونه ی vitereum stizostedion در استخرهای کود دهی شده در Minnasota آورده شده است:
محصول سالیانه ماهی فوق در استخرهائی که قلیایت ها کل آنها متفاوت استپ(7).
جدول شماره 3.محصول سالیانه ماهی سوف در استخر های کوددهی شده ایالت مینه سوتای امریکا.
|
هکتار/کیلو متوسط محصول |
شماره استخر |
قلیائیت کل |
|
19 |
7 |
20-8 |
|
32 |
7 |
40-21 |
|
71 |
20 |
80-41 |
|
70 |
15 |
120-81 |
|
54 |
20 |
120 < |
در استرهای کود دهی شده مقدار قلیائیت کل در بخشی حدود 120-20 لیتر / میلی گرم می باشد که اثر کمی روی تولید می گذارد(6). هر چند در استخرهای کود دهی شده محتوی قلیائیت کلی معادل لیتر / میلی گرم 20-0 است تولید ماهی با افزایش قلیائیت افزایش می یابد، بنابراین در استخرهایی بارور قلیائیت کلی معادل لیتر / میلی گرم 20 مناسب و مطلوب می باشد.
میزان سختی آب برای پرورش ماهی مهم بوده و یکی از ویژگیهای کیفی آب است که معمولاً گزارش می گردد. سختی عبارت است از مقدار کمی یونهای دو ظرفیتی مانند کلسیم، منیزیم و یا آهن موجود در آب می باشد. سختی ممکن است در نتیجه مخلوطی از یونهای دو ظرفیتی ایجاد گردد اما معمولی ترین منابع ایجاد سختی آب کلسیم و منیزیم می باشند.در بیشتر موارد سختی یک نمونه آب بر حسب میلی گرم در لیتر کربنات کلسیم گزارش می شود.
معمولاً سختی با قلیائیت اشتباه می شود. این اشتباه بدلیل واحد میلی گرم در لیتر کربنات کلسیم است که برای هر دو مقدار سختی و قلیائیت بکار می رود. چنانچه بی کربنات سدیم NaHCo3 عامل ایجاد قلیائیت باشد ممکن است آب دارای سختی کم و قلیائیت زیاد باشد. عنصرهای کلسیم و منیزیم در فرایندهای بیولوژیک ضروری هستند. ماهی می تواند کلسیم و منیزیم را به طور مستقیم از آب یا غذا جذب کند و بعبارتی کلسیم مهم ترین یون دو ظرفیتی موجود در محیط پرورش ماهی است.
در مورد بعضی از گونه ها مثل ماهی بس کانال red drum و ماهی بس راه راه stripped bassمقادیر نسبتاً زیاد سختی کلسیم برای بقا مورد نیاز است. مقدار 25 تا 100 میلی گرم در لیتر کلسیم آزاد( 63 تا 250 میلی گرم در لیتر سختیCa Co3 ) برای آبهای مورد نظر جهت پرورش ماهی توصیه شده است. قزل آلای رنگین کمان می تواند در PH بیش از 5/6 آبهای دارای مقادیر کم 10 میلی گرم / لیتر کلسیم آزاد را تحمل کند اما ممکن است تحت شرایطی که ذکر شد رشد به آهستگی انجام شود.
Boyd (1980) رابطه مثبتی بین سختی و قلیائیت در استخرهای نواحی آلاباما پیدا کرد. بیشتر آبهای با قلیائیت بالا آبهای سخت هستند، اما این موضوع همیشه درست نیست. سختی کل آب دریا در حدود 6600 میلی گرم در لیتر می باشد.
جدول شماره 4. قلیائیت و سختی کل در آبهای استخرهای مختلف:
|
سختی کل |
قلیائیت کل |
نوع آب |
|
12.9 |
13.2 |
استخر با خاک شنی |
|
12.3 |
11.6 |
استخر اسیدی با خاک رسی |
|
55.5 |
51.1 |
استخر با خاک کلسیمی |
|
15.1 |
93.0 |
استخری که با خاک نرم پوشش داده شده اما آب آن اسیدی است |
|
708 |
346 |
استخری که در ناحیه خشک باشد |
منابع
1. جمیلی، ش. 1372. نقش شوری در میزان رشد و قدرت تحمل ماهی بنی. بولتن علمی شیلات ایران، تهران، شماره 2، صفحات 45 تا 55.
2. طلا، م. 1380 .اثرات متقابل PH، دی اکسید کربن، قلیائیت و سختی در استخرهای پرورش ماهی. فصلنامه آبزی پرور، تهران سال نهم، شماره 33، صفحات 34 تا 40.
3. عمادی، ح. 1371. PH و اثرات آن بر روی آبزیان پرورشی. ماهنامه آبزیان، تهران، شماره 21 و 22، صفحات 16 تا 18.
4. مشائی، م. ع. 1379. تاثیر نیتریت در استخرهای پرورش ماهی. فصلنامه آبزی پرور، تهران سال هشتم، شماره 31، صفحات 6 تا 9.
5. مفهومPH و اهمیت آن در پرورش ماهی- نشریه آبزی پرور-شماره 15، پائیز 75
6 – Boyd, C. E. 1996. Water quality in ponds for Aquaculture. Shrimp Mart Co. Ltd. 482 p.
7 –Boyd, C. E. 1982. Water quality Management for pond fish Culture. Elsevier Science B. V. 318 p.
8 – Lucas, J. S. Southgate, P. C. 2003. Aquaculture farming aquatic animals and plants. Black Well. 502P.
9 – WWW. Google. Com. A fish farmers guide to understanding Water quality.
10 – WWW. Google. Com. Water quality Considerations for aquaculture.
Abstract
Investigation some of water primarily factors in fish culture
(Co2, alkalinity, hardness and PH)
Information on physical and chemical characteristics of water in which aquaculture is to be practiced is of prime importance in deciding the suitability of the water body for successful culture. These characteristics would differ widely depending on the type of water body, such as pond, tank, lake, man-made impoundment, running water or coastal water body chosen for culture. It becomes obvious that when the information on the environmental characteristics of the water bodies is available on could make a proper choice of site only with the information on the tolerance and optimal ranges of these characteristics for the species to be cultured.
As indicated already chemical features of water like the other characteristics of water are most important in deciding on the suitability of a site for aquaculture. Now we shall look at the chemical aspects of water, including dissolved gases, such as oxygen carbon dioxide and ammonia, and their summated effects (e.g. pH, alkalinity, dissolved solids, hardness etc). The importance of chemical factors is owing to their lethal and sub lethal effects on culturable organisms, and also owing to their effect on biological productivity, i.e. productivity of the organism in the food chain. This aspect is discussed separately under ‘Biological Productivity’. It is also to be recognized that information on the water parameters are not just meant for site selection only, but also for management of culture systems, in view of the maintenance requirements of the culture set-up.
