Кислород для форели и карпа

Кислород в воде это единственный параметр, из-за которого рыба погибает за часы, а не за недели. Ниже собрано то, что нужно знать на практике: сколько кислорода вообще может раствориться в воде при вашей температуре, ниже какой отметки начинается беда у форели и у карпа, и сколько рыба съедает за час.

Сколько кислорода вообще влезает в воду

Вода растворяет кислород до предела, и предел этот зависит от температуры. Чем теплее, тем меньше. Это физика, никакая аэрация ее не отменит.

Значения приведены для пресной воды на уровне моря при нормальном атмосферном давлении. В горах предел ниже, в соленой воде тоже ниже.

Давление и высота над уровнем моря

Таблица выше дана для нормального атмосферного давления, 760 мм рт. ст., это уровень моря. Кислород растворяется в воде пропорционально своему парциальному давлению в воздухе: чем ниже атмосферное давление, тем меньше кислорода помещается в воду при той же температуре. С высотой давление воздуха падает, а вместе с ним падает и предел растворения, даже если температура воды не меняется ни на градус.

На равнине, до нескольких сотен метров над уровнем моря, эту поправку можно не считать, она тонет в погрешности измерения. Но если хозяйство стоит в горах или в предгорьях, счет уже идет на проценты, и их нужно вычитать из табличного предела, а не полагаться на цифры для уровня моря.

Пересчет несложный: берете предел растворения из первой таблицы для вашей температуры воды и умножаете на долю оставшегося давления. Например, при 15 °C на уровне моря предел 10,1 мг/л. На высоте 1000 м это будет 10,1 умножить на 0,89, то есть около 9,0 мг/л. Разница не в мелочи, а больше чем в миллиграмм, а у форели на границе рабочего минимума этот миллиграмм решает все.

Как перевести процент насыщения в мг/л

Часть кислородомеров показывает не мг/л, а проценты насыщения. Это не одна и та же величина, и путать их нельзя. Процент насыщения показывает, сколько кислорода в воде относительно предела, который физически возможен при текущей температуре и давлении. Сам по себе процент ничего не говорит о том, сколько кислорода реально досталось рыбе в миллиграммах.

Пример. Прибор показывает 70% при температуре воды 15 °C на уровне моря. Предел для 15 °C: 10,1 мг/л. Считаем: 0,70 × 10,1 = 7,07 мг/л, это выше рабочего минимума форели, беспокоиться рано. А если то же хозяйство стоит на высоте 1000 м, предел уже не 10,1, а 9,0 мг/л, и те же самые 70% дадут только 6,3 мг/л, а это уже вплотную к порогу тревоги, который мы ставим на 6, запаса почти не осталось.

Отсюда практический вывод: один и тот же процент насыщения на разной высоте и при разной температуре означает разное количество кислорода в миллиграммах. Если прибор умеет показывать только проценты, пересчитывайте сами по формуле выше и держите под рукой предел растворения для своей воды, а не для абстрактного уровня моря. Как измерить кислород вообще без электронного прибора, методом Винклера или капельным тестом, в статье как определить кислород в воде.

Ниже какой отметки начинается беда

Форель и карп это два разных мира. Форель холодноводная и требовательная, карп теплолюбивый и терпит то, от чего форель погибнет за час. Сводная таблица по кислороду, температуре и остальным параметрам сразу для семи групп видов: в нормах по видам.

Именно поэтому порог тревоги для форели мы ставим на 6 мг/л, а не на 4. Разница в два миллиграмма это ваше время доехать до фермы. Если ждать четверки, ехать будет уже не за чем.

Сколько рыба съедает за час

Тут цифры у разных источников расходятся, поэтому смотрите на них как на порядок величины, а не как на точное число.

Три вывода отсюда. Первый: мелочь ест намного больше взрослой рыбы в пересчете на килограмм, поэтому бассейн с мальком садится по кислороду быстрее всех. Возьмите десятиграммовую форель при 5 °C и при 15 °C: расход почти утраивается, со 155 до 446 мг/(кг·ч), хотя рыба та же самая, поменялась только температура воды. Второй: разница между пятью и пятнадцатью градусами у стограммовой рыбы тоже почти трехкратная, с 126 до 360. Летом у вас и запаса в воде меньше, и расход рыбы больше одновременно, обе стрелки идут против вас. Третий, и он про единицы: последние три строки таблицы это не замеры, а проектный норматив, по которому подбирают оборудование. В исходнике он дан не в час, а в секунду: 0,1 мг на кг рыбы в секунду для малька, 0,06 для товарной рыбы и 0,04 для производителей и ремонтного стада. Умножаем на 3600 и получаем 360, 216 и 144 мг/(кг·ч). Норматив ниже замерных цифр, потому что он усреднен по суткам и по всему хозяйству, а не снят с рыбы в момент пика. Поэтому не выстраивайте обе группы строк в один ряд и не делайте из них вывод, будто при 20 °C рыба ест меньше, чем при 15 °C: это разные способы счета, а не физиология.

Что еще ест кислород, кроме рыбы

• Корм и помет на дне. Органика разлагается, и бактерии дышат тем же кислородом. При плотности посадки 25 кг/куб.м и температуре 15-18 °C на дыхание самой форели уходит около 90% расходуемого кислорода, а на окисление ила и остатков корма: около 10%. В запущенном, редко чищенном бассейне доля органики растет, и запас кислорода тает быстрее, чем можно посчитать по одной рыбе.
• Биофильтр. Нитрифицирующие бактерии работают только в присутствии кислорода и берут свое.
• После кормления расход подскакивает. На пиковые минут десять-пятнадцать рыба потребляет в полтора-два раза больше обычного. Если авария случится сразу после кормежки, запаса у вас будет меньше, чем вы рассчитывали.

Пик виден и в более длинной перспективе. При температуре 17 °C и кормлении раз в шесть часов максимальное потребление кислорода форелью приходится примерно на шестой час после раздачи корма, то есть ближе к следующему кормлению это медленный процесс переваривания, а не мгновенный укол. А вот отлов и пересадка рыбы поднимают расход кислорода быстро: у форели массой около 80 г при 9 °C он вырос с 278 до 385 мг/(кг·ч), почти в полтора раза, буквально за время самой процедуры. Для сравнения, в покое у той же рыбы за сутки расход гулял от 163 до 263 мг/(кг·ч). Если планируете сортировку или пересадку летом, закладывайте на это отдельный запас кислорода, а не только на саму рыбу в покое.

Как кислород падает при аварии

В УЗВ, где рыба сидит плотно, а вода гоняется по кругу, отказ насоса или аэратора роняет кислород с девяти до двух миллиграммов за двадцать-шестьдесят минут. Точная цифра зависит от плотности посадки, температуры и от того, кормили ли недавно.

Порядок сходится с таблицей выше. Возьмите стограммовую форель при 15 °C и посадку 25 кг на кубометр: 25 умножить на 360 мг/(кг·ч) это 9000 мг на кубометр в час, то есть ровно 9 мг/л в час. Плюс примерно десятая часть сверху на окисление органики. Семь миллиграммов запаса при таком расходе уходят минут за сорок, и это еще спокойная рыба, не после кормежки.

В пруду картина другая. Там объем воды на килограмм рыбы в десятки раз больше, поэтому запас измеряется часами, а иногда сутками. Но у пруда своя беда, зимняя: подо льдом газообмен с воздухом прекращается совсем, и кислород выедается медленно, зато неотвратимо. Отдельно разбираем это в статье про зимний замор подо льдом. Летом опасность устроена иначе и наступает быстрее: подробности в статье почему летняя жара опаснее зимы.

Как выглядит нехватка кислорода у рыбы

Пока цифра на приборе еще не дошла до порога тревоги, рыба уже сигналит поведением. Опытный рыбовод замечает эти признаки раньше, чем сработает любая сигнализация, потому что видит рыбу постоянно, а прибор проверяет раз в сколько-то часов.

• Первая стадия, легкий недостаток. Рыба хуже ест, реакция на корм вялая, часть корма остается несъеденной и оседает на дно. Рыба смещается к притоку свежей воды, к аэратору или к решетке, туда, где кислорода объективно больше, чем в остальном объеме.
• Вторая стадия, выраженный дефицит. Скопление рыбы у поверхности, особенно заметное рано утром. И бьет это в первую очередь по крупной рыбе, а не по мелкой: у самой границы с воздухом кислорода немного больше, чем в толще, но воспользоваться этим тонким слоем мелкой рыбе проще, а крупной и надо больше, и деться в него труднее. Поэтому при провале кислорода первыми часто ложатся самые дорогие особи в бассейне.
• Третья стадия, острая нехватка. Рыба хватает воздух ртом у самой поверхности, заваливается на бок, плывет судорожными рывками, теряет координацию и плавучесть.
• Четвертая стадия, критическая. Рыба всплывает головой, хвостом или брюхом вверх. На этой стадии речь уже не о профилактике, а о констатации гибели партии или ее части.

Острый дефицит и хронический дефицит это разные вещи

Острый дефицит это авария. Встал насос, отключили свет, кислород упал за минуты или часы, и рыба либо переживает провал, либо гибнет массово и быстро. Причину видно сразу: было оборудование, оно встало. Разбираться в деталях можно уже после того, как рыбу спасли или похоронили статистику потерь.

Хронический дефицит устроен иначе, и потому опаснее для хозяйства в целом. Это когда кислород неделями держится на нижней границе нормы, например 5-6 мг/л у форели вместо восьми и выше, и явной массовой гибели при этом нет. Рыба не дохнет пачками, отчитываться на первый взгляд не о чем. Но и не растет она так, как могла бы при нормальном кислороде.

Что хронический дефицит делает с ростом и кормовым коэффициентом

При нехватке кислорода рыба первым делом урезает то, что можно урезать без немедленного риска для жизни: аппетит. Меньше съеденного корма: меньше энергии на переваривание и рост. А вот энергия на поддержание самой жизни, на дыхание, работу сердца, осморегуляцию, меньше не становится: она всегда идет первым номером, при любом раскладе.

В деньгах это означает рост кормового коэффициента: на тот же прирост массы уходит больше корма, потому что доля энергии, которая тратится просто на то, чтобы выжить при нехватке кислорода, увеличивается, а на собственно мясо остается меньше. Одновременно замедляется темп роста: рыба медленнее набирает товарный вес, и оборот партии в хозяйстве растягивается по срокам.

Хуже то, что это состояние легко пропустить. Партия не гибнет, тревога не срабатывает, если порог стоит слишком низко или прибор не откалиброван на вашу реальную высоту и температуру. А в конце цикла выясняется, что корма ушло больше плана, а рыба до товарного веса не дотянула в срок.

Кислород и углекислый газ: почему это работает в связке

Кислород редко падает сам по себе. Там, где рыба сидит плотно, а водообмен слабый, вместе с падением кислорода растет концентрация углекислого газа это то же самое дыхание рыбы, только с другой стороны уравнения: кислород расходуется, углекислота выделяется.

У рыб есть физиологическая особенность, которой нет у млекопитающих, и называется она эффектом Рута. Рост концентрации CO2 в воде и связанное с этим закисление крови снижает не только способность гемоглобина связывать кислород, но и саму максимальную емкость крови по кислороду: гемоглобин перестает насыщаться полностью, даже если формально в воде кислорода достаточно. В системах замкнутого водоснабжения с плохой дегазацией это идет в связке: низкий pH означает много растворенного CO2, а высокий уровень растворенного CO2 токсичен для рыбы сам по себе, отдельно от кислородного вопроса. Отсюда и требование гнать воду через дегазатор или колонну, особенно там, где вместо аэрации используют чистый кислород.

Практический вывод: показания одного лишь кислородного датчика при высокой углекислоте могут обманывать. Цифра на экране в пределах нормы, а рыба уже задыхается, потому что кровь не может забрать этот кислород из жабр так же эффективно, как при низком CO2. Если посадка плотная, а водообмен слабый, типичная ситуация в УЗВ и в тесных бассейнах, углекислоту стоит контролировать отдельным прибором, а порог тревоги по кислороду держать с запасом выше обычного, а не впритык к минимуму из таблицы.

Источники

Пределы растворимости кислорода в пресной воде при 760 мм рт. ст., а также падение процента насыщения с высотой над уровнем моря: YSI, Dissolved Oxygen Tables (PDF). Оттуда же 12,77 при 5 °C, 10,08 при 15 °C, 9,09 при 20 °C и 7,56 при 30 °C, в таблице выше они округлены до одного знака.
Атмосферное давление на высотах 500, 1000, 1500 и 2000 м пересчитано из стандартной атмосферы, доли от уровня моря сверены с калибровочной таблицей высот в том же документе YSI.
Потребление кислорода форелью массой 10 и 100 г при 5 и 15 °C, суточный ход и рост расхода при отлове и пересадке (с 278 до 385 мг/(кг·ч) у рыбы около 80 г при 9 °C), пик через шесть часов после кормления при 17 °C, доля 90% на дыхание рыбы против 10% на окисление ила при посадке 25 кг/куб.м: losos.arktikfish.com, водообмен и плотность посадки.
Потребление 480 и 330 мг/(кг·ч) форелью массой 1 и 100 г при 14 °C: losos.arktikfish.com, корма и кормление форели.
Проектный норматив на 20 °C, 0,1 мг О2 на кг рыбы в секунду для малька, 0,06 для товарной рыбы, 0,04 для производителей и ремонтного стада: aquafeed.ru, радужная форель и ее производство. Пересчет в мг/(кг·ч) наш, умножением на 3600.
Принцип пересчета процента насыщения кислородом в мг/л и зависимость растворимости от давления и высоты: fondriest.com, Dissolved Oxygen.
Скопление рыбы у поверхности рано утром как признак нехватки кислорода и то, что провал кислорода бьет по крупной рыбе сильнее, чем по мелкой: Wikipedia, Fish kill. Разбивка на четыре стадии наша, по практике; в источнике ее нет.
Эффект Рута, снижение сродства и предельной кислородной емкости крови рыб при росте CO2 и падении pH: Wikipedia, Root effect.
Связь низкого pH с высоким уровнем растворенного CO2, его токсичность для рыбы и необходимость дегазации в системах замкнутого водоснабжения: Wikipedia, Recirculating aquaculture system.
Источники между собой расходятся, поэтому в таблицах выше приведены округленные значения как ориентир, а не как точная величина.

Рядом в разделе