Żelazo w akwarium morskim i jego znaczenie

Czym jest ŻELAZO (Fe)?

Żelazo (Fe, łac. ferrum) jest pierwiastkiem należącym do grupy metali przejściowych*, położony jest w ósmej grupie układu okresowego. Jest metalem o wysokim srebrzystym połysku.

Należy do czołówki pierwiastków występujących na Ziemi. Jest czwartym pod względem rozpowszechnienia pierwiastkiem, wchodzi w skład zarówno jądra zewnętrznego jak i wewnętrznego. W skorupie ziemskiej występuje głównie w postaci minerałów takich jak hematyt (Fe₂O₃), czy magnetyt  (Fe₃O₄).

Żelazo występuje najczęściej na +II stopniu utlenienia np. siarczan (VI) żelaza (II)  (Fe(SO₄)₂) oraz +III stopniu utlenienia jak np. chlorek żelaza (III)  (FeCl₃). Samo żelazo w wodzie morskiej  nie jest stabilne podobnie jak mangan, szybko wchodzi w reakcje z innymi związkami, może się również wytrącać w postaci widocznych osadów. 

Znaczenie żelaza w wodzie morskiej

Żelazo jest podstawowym pierwiastkiem dla wszystkich komórek roślinnych i zwierzęcych. Generalnie, każda żywa istota potrzebuje żelaza. Odgrywa on znaczącą rolę w procesach metabolicznych i w ważnych procesach kontrolowanych enzymatycznie. Żelazo jest zaangażowane w tak wiele procesów, że niemożliwe jest wymienienie ich wszystkich tutaj.

Ważnym aspektem jest również fotochemia tego pierwiastka – fotoredukcyjne (zmiana stopnia utlenienia żelaza pod wpływem światła) procesy żelaza. Badania naukowe donoszą, iż światło ma wpływ na biodostępność żelaza m. in.  dla fitoplanktonu. 

W akwarystyce morskiej, żelazo jest istotnym pierwiastkiem śladowym w zbiornikach rafowych. W naturalnej wodzie morskiej żelazo jest ograniczone i przy stężeniu zaledwie kilku nanogramów (10⁻9 g) na litr jest prawie niewykrywalne.

Naturalnym źródłem żelaza dla koralowców są przede wszystkim bakterie, fitoplankton oraz pokarm. W wielu przypadkach to właśnie żelazo, a nie, jak się często czyta, składniki odżywcze PO₄³⁻ i NO₃⁻, stanowi czynnik ograniczający dla raf koralowych, dlatego ważne jest to aby uzupełniać jego niedobory. Jego poziom w zbiorniku  należy utrzymywać we wskazanym zakresie: 0,1- 1 µg/l . 

Rola żelaza w akwarystyce morskiej

Żelazo jest podstawowym pierwiastkiem dla wszystkich komórek zwierząt morskich oraz glonów i pełni bardzo ważną rolę dla zwierząt. Żelazo, podobnie jak nikiel i cynk uczestniczy w przetwarzaniu związków azotu przez bakterie. Kontrola poziomu żelaza w zbiorniku rafowym jest kluczowa ze względu na jego potencjalnie szkodliwe skutki. 

Proces  fotosyntezy  

Żelazo pełni niezwykle istotną rolę w procesie fotosyntezy, który stanowi kluczowy mechanizm podtrzymujący życie w ekosystemach morskich. Determinuje on ilość chlorofilu, substancji odpowiedzialnej za zieloną barwę roślin i organizmów fotosyntezujących. Chlorofil ma za zadanie pochłaniać światło i przekształcać je w energię chemiczną, niezbędną do życia zwierząt morskich.

Wybarwienie koralowców 

Obecność żelaza lub też jego brak ma wpływ na wybarwienie koralowców. Trzeba jednak pamiętać, że dostosowanie ilości żelaza w zbiorniku rafowym może mieć zróżnicowane efekty, w zależności od gatunku i rodzaju koralowców obecnych w akwarium. W niektórych przypadkach, podniesienie poziomu żelaza może przyczynić się do wzmocnienia barw czerwonych, różowych i zielonych. 

Funkcja  odżywcza 

Niedobór żelaza może wpłynąć na zdolność organizmów do wchłaniania innych mikroelementów, co może prowadzić do dalszych problemów zdrowotnych. Za niskie wartości żelaza prowadzą do zaburzeń w produkcji chlorofilu.

Obecność żelaza w wodzie sprzyja rozwijaniu się fitoplanktonu.

Żelazo pełni również istotną rolę jako pierwiastek odżywczy dla glonów. Dla nich żelazo jest niezbędne do wykonywania procesu fotosyntezy i produkcji własnych związków organicznych. Kontrola poziomu żelaza w tym przypadku jest ważna ze względu na ryzyko niekontrolowanego wzrostu glonów. 

Funkcja biologiczna (procesy enzymatyczne)

Żelazo bierze również udział w dostępności azotu. Jeśli obok żelaza występuje niedobór niklu i cynku, koralowce i biofilmy mogą słabo lub wcale nie wchłaniać lub przetwarzać związków azotu. Z reguły składniki odżywcze w systemie znacznie wzrastają.

Ochrona przed pasożytami 

Niedobór żelaza może prowadzić do osłabienia organizmów morskich, co zwiększa podatność na choroby i inne stresujące czynniki. Wysoka jego zawartość w zbiorniku może narazić zwierzęta na atak pasożytów oraz wpłynąć hamująco na rozwój bakterii i glonów.

Problemy  związane z  niedoborem oraz nadmiarem żelaza w wodzie morskiej

Niskie stężenie żelaza może skutkować różnymi problemami, zwłaszcza jeżeli nasza obsada zbiornika wymaga do prawidłowego rozwoju tego pierwiastka. Stosowanie zeolitów w systemie akwariowym zwiększa eksport żelaza, dlatego zbiorniki te mogą wymagać dodatkowego dozowania. Niedobór  żelaza w wodzie może pogorszyć przemianę materii u koralowców, co może negatywnie wpłynąć na ich zdrowie, wzrost oraz wybarwienie. Może również wystąpić problem z zawartością azotu w akwarium. 

Wysokie stężenie żelaza daje efekt porównywalny do przenawożenia. Koralowce są przystosowane do ograniczeń żelaza i nie radzą sobie ze stale zbyt wysokimi wartościami. Zbyt duże ilości żelaza mogą łatwo doprowadzić do ciemnienia koralowców i sprzyjają wzrostowi glonów. Jednak należy pamiętać, że nadmiar żelaza może być toksyczny dla wielu organizmów morskich, zwłaszcza korali. 

Jak chronić akwarium? 

Należy regularnie kontrolować zawartość żelaza i utrzymywać go na właściwym poziomie. Zalecamy abyś utrzymywał żelazo na poziomie 0,1- 1 μg/L, przy czym optymalna wartość jaką rekomendujemy to 0,2 μg/L. Utrzymywane żelaza w wodzie morskiej na właściwym poziomie zapewnia zwierzętom zdrowie oraz  piękne wybarwienie.

Najbardziej dokładną i wiarygodną metodą oznaczenia żelaza jest analiza ICP-OES. Technika atomowej spektrometrii emisyjnej ze wzbudzeniem w plazmie indukowanej – ICP-OES (ang. Inductively Coupled Plasma Optical Emission Spectrometry) jest najdokładniejszą metodą analityczną w analizie składu pierwiastkowego  wody morskiej.

Indykatory nieprawidłowego poziomu żelaza w akwarium morskim 

 Korale zielone i żółte są najlepszymi wskaźnikami poziomu żelaza w zbiorniku rafowym. Bardzo dobry indykatorami właściwego poziomu żelaza jest np.  Acropora tumida , która przy właściwym poziomie żelaza w wodzie morskiej ma jasnozielony kolor. Hydnophora i wiele innych LPS wykazuje polipy tylko przy wystarczającym zaopatrzeniu w żelazo. Większość koralowców blednie, gdy zapas żelaza jest zbyt niski.

Niedobór:

• Zanikanie koloru zielonego u koralowców z grupy SPS
• Trudności w wchłanianiu substancji odżywczych
• Zahamowanie tworzenia się chlorofilu

Nadmiar:

• Śmierć spowodowana toksycznością żelaza przy wysokich stężeniach
• Ciemnienie koralowców
• Wykwit glonów
• Zmętnienie wody

Rekomendacje

Aby zapewnić odpowiedni poziom żelaza  w akwarium powinieneś systematycznie go badać oraz zadbać o jego właściwy poziom. 

W przypadku gdy poziom żelaza jest powyżej 1 µg/l, mówimy o przekroczeniu rekomendowanej zawartości w zbiorniku rafowym. Najczęstsze przyczyny przekroczenia zalecanego poziomu żelaza:

• zanieczyszczona sól,
• rdzewiejące wirniki pomp,
• rdzewiejące elementy ze stali nierdzewnej (w tym stelaże używane jako podpory akwariów),
• pokarmy jak np. artemia,
• zbyt duże dawki podawanych płynów.

Znajdź i wyeliminuj przyczynę problemu oraz obniż wartość tego parametru w wodzie. Wykonaj do 6 podmian. Zalecane jest, aby podczas każdej podmiany wymienić około 15% objętości wody z akwarium, aż do momentu osiągnięcia zalecanej wartości tego parametru. Woda przygotowana do podmiany musi charakteryzować się odpowiednim poziomem zasolenia docelowego. Użyj soli o właściwych parametrach i składzie odpowiednim do przeprowadzenia testu ICP.

W przypadku gdy poziom żelaza jest poniżej 0,1 µg/l, zalecamy w celu wyrównania jego poziomu użyć produkty zawierające ten pierwiastek. Samo żelazo nie jest stabilne w wodzie morskiej. Ma zawsze ograniczony charakter w kontekście raf koralowych, ponieważ utrzymanie go w rozpuszczeniu w wodzie morskiej stanowi wyzwanie. Naturalne procesy chemiczne i fizyczne, takie jak utlenianie i adsorpcja, skutkują ograniczoną dostępnością żelaza dla organizmów morskich. Dlatego kluczowe jest odpowiednie żywienie koralowców, ponieważ pokarm dostarcza im niezbędnych pierwiastków i minerałów, w tym właśnie żelaza.

Aby zapewnić stały poziom żelaza w akwarium morskim rekomendujemy systematyczne uzupełnianie tego pierwiastka w zależności od obsady koralowców w Twoim akwarium. 

*metale przejściowe – grupa pierwiastków chemicznych w układzie okresowym, obejmująca grupy poboczne układu okresowego, tj. grupy 3-12.