DE19519922C2 - Calcium-Quelle für Korallen-Aquarien - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Calciumquelle für Korallenaquarien gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und ein Verfahren zur Versorgung von lebenden Korallen gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 4.

Sie Meerwasser-Aquaristik hat sich in den letzten Jahrzehnten in allen Industrieländern stür­ misch entwickelt. Man schätzt, daß heute etwa 8% der Aquarien der Pflege von Meerwasser­ tieren dienen. Dies ergibt allein in Deutschland über 100.000 Meerwasser-Anlagen, mit stei­ gender Tendenz. Fast alle Zoos haben inzwischen neben Süßwasser- auch Meerwasserbecken, in denen Korallenfische, aber auch wirbellose Tiere zum Teil mit lebenen Korallenriffen gehal­ ten werden.

Entsprechend hat sich ein leistungsfähiger Industriezweig entwickelt, der Korallenfische, soge­ nannte Lebende Steine und lebende Korallen importiert, aber auch synthetisches Meersalz, aquaristische Anlagen, Heil- und Pflegemittel herstellt. Zur Dekoration der Meerwasseraqua­ rien verwandte man früher die verschiedenfarbigen Kalkskelette von Korallenarten, die aus den tropische Riffen gebrochen, mechanisch und chemisch gereinigt und von aller organischer Sub­ stanz befreit wurden. Wegen der Verheerungen an den Riffen ist heute die Einfuhr solcher Ske­ lette in vielen Ländern verboten. Lebende Korallen in vertretbaren Mengen dürfen aber einge­ führt werden, und so hat sich neben der Dekoration mit Steinen auch die Haltung lebender Korallenriffe, bzw. kleiner Stücke davon, eingebürgert. Unter entsprechenden biologischen Voraussetzungen wachsen solche Korallen auch in Aquarien, d. h. die Tausenden winzigen Polypen vermehren sich und bauen neue Kalkskelette auf, mit oft erstaunlicher Schnelligkeit. Wegen der aus Naturschutzgründen immer schwieriger werdenden Einfuhr lebender Korallen ist ihre Vermehrung im kommerziellen Maßstab hochinteressant geworden. Sie lohnt sich frei­ lich nur bei hohen Wachstumsgeschwindigkeiten.

Meerwasser enthält, wie z. B. aus DE 24 22 446 A1 bekannt ist, im Durchschnitt 394 ppm Calcium. In der Natur wird durch Wind, Wellen und Strömungen das Wasser an den Korallenriffen ständig ausgetauscht, so daß ein Calcium­ mangel, der die Polypen am Aufbau ihrer überwiegend aus Calciumcarbonat bestehenden Ske­ lette hindern würde, nicht auftritt. Anders im Aquarium, wo das Wasser nur selten und nur teil­ weise gewechselt wird. Ein Becken von z. B. 200 l Inhalt enthält ganze 80 g Calcium, die auch nur teilweise genutzt werden können, da schon bei reduziertem Calciumgehalt das Korallen- Wachstum rasch abnimmt und bald zum Erliegen kommt. Es gibt heute schon kommerzielle Calcium-Quellen, die diesem Mangel abhelfen sollen. Es handelt sich dabei einerseits um Cal­ ciumsalze, wie z. B. Calcium-gluconat oder den Calcium-Komplex mit Ethylendiamintetra­ essigsäure, andererseits um die sogenannte Kalkwasser-Methode. Bei letzterer, die sehr weit verbreitet ist, wird eine wegen dessen geringer Löslichkeit und hohem pH-Wert sehr verdünnte Calciumhydroxid-Lösung langsam dem Aquarium zugeführt. Es gibt auch schon recht kompli­ zierte sogenannte Kalkreaktoren, bei denen sich durch Eingasen von Kohlendioxid teilweise Calciumhydrogencarbonat bildet, dessen pH-Wert weniger hoch und dessen Löslichkeit etwas besser ist.

Alle diese Zusätze und Methoden haben schwerwiegende Nachteile. So werden z. B. unnatür­ liche Nebenprodukte wie EDTA oder Gluconat in das Aquarium eingeführt, die sich gefährlich anreichern können. Bei Verwendung von Kalkwasser oder sogenannten Kalkreaktoren bilden Schwankungen des pH-Wertes und die schwierige Dosierbarkeit eine ernste Gefahr für die Aquarienbewohner, von der Umständlichkeit der Anwendung einmal abgesehen. Meerwasser hat bekanntlich einen in allen Ozeanen gleichen pH-Wert von 8,2 bis 8,3, an den alle Meeres­ tiere seit Jahrmillionen gewöhnt sind. Kalkwasser ist dagegen stark alkalisch und kann deshalb nur langsam und mit größter Vorsicht zugesetzt werden. Bei Dosierungsfehlern und Fehlern in der ständigen Überwachung kann der pH-Wert im Aquarium rasch nach oben ausschlagen und die Tiere schädigen oder umbringen. Gleiches gilt für den Kalkreaktor. "Unfälle" mit solchen Geräten haben schon manches blühende Aquarium vernichtet.

Dabei ist unter Fachleuten noch umstritten, ob die genannten Zusätze und Verfahren für das Korallenwachstum wirklich geeignet sind. Nach heutigem wissenschaftlichen Stand ist anzu­ nehmen, daß die meisten gerüstbildenden Korallen für sich allein kaum in der Lage sind, Calciumionen aus dem Wasser für ihr Wachstum aufzunehmen. Sie brauchen dafür die mit ihnen in Symbiose lebenden Zooxanthellen. Das sind Algen, die in den Zellen des Korallen-Entoderms leben und für die grüne bis rotbraune Farbe der oft farblosen Polypen verantwortlich sind. Wegen der Photosynthese dieser Zooxanthellen können solche Korallen nur in Wasser­ tiefen wachsen, in die genügend Sonnenlicht eindringt. Deswegen gehört zu einem Aquarium mit lebenden Korallen auch eine starke Beleuchtung, meist mit Halogen- oder Metalldampf- Lampen. Bei ihrer Photosynthese bilden die Zooxanthellen organische Moleküle, die auch den Korallen zugute kommen. Den dafür nötigen Kohlenstoff entnehmen sie dem Kohlendioxid des Meerwassers, das vor allem in Form von mehr oder weniger dissoziiertem Calciumhydrogen­ karbonat gebunden ist. Nach der Summenformel Ca(HCO₃)₂ → CaCO₃ + H₂O + CO₂ entsteht dabei schwerlösliches Calciumkarbonat, das von den Korallen in statu nascendi auf­ genommen und zum Aufbau ihres Skeletts verwendet wird. Versuche haben gezeigt, daß Korallen kaum noch wachsen, wenn die Zooxanthellen in ihnen desaktiviert werden, was dieser Mechanismus erklärt (s. z. B. Brehm XII, S. 268, Herder Freiburg).

Es kommt also darauf an, den Korallen nicht einfach Calciumionen, sondern das in Meerwasser bis zu etwa 900 ppm lösliche Calciumhydrogenkarbonat anzubieten, das einen gleich wichtigen Baustein sowohl für die Zooxanthellen als auch für die Korallenpolypen darstellt, in höherer Konzentration jedoch nicht beständig ist und in schwerlösliches Calciumkarbonat, Kohlen­ dioxid und Wasser zerfällt. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß für die Calciumquelle durch die Merkmale des Anspruchs 1 und für das Verfahren durch die Merkmale des Anspruchs 4 gelöst.

Gegenstand der Erfindung ist ein dem Aquarienwasser zuzusetzendes Salzgemisch, dadurch gekennzeichnet, daß es mit Hilfe einer stöchiometrischen Mischung geeigneter Komponenten reines Calciumhydrogenkarbonat entwickelt, wobei gleichzeitig die dabei zwangsläufig entste­ henden anorganischen Nebenprodukte durch entsprechend gewählte und durch die Formel von Meersalz gegebene, zugesetzte anorganische Salze eine mit Meerwasser naturidentische Mischung ergeben.

Die Erfindung verbindet also zwei Schritte, durch deren Kombination den Korallen eine biolo­ gisch ideale Calciumquelle angeboten wird: Durch eine chemische Reaktion erhalten sie das für sie besonders wichtige Calciumhydrogencarbonat, und gleichzeitig wird durch entsprechende Wahl ergänzender Zusätze sichergestellt, daß nur naturidentisches Meersalz und keinerlei die Natur des Meerwassers verfälschende Nebenprodukte entstehen. Eine bevorzugte Ausführung sei mit folgendem Beispiel erläutert:
Nach der Summenformel CaCl₂ + 2NaHCO₃ → Ca(HCO₃)₂ + 2NaCl wird eine stöchio­ metrische Mischung von Calciumchlorid und Natriumhydrogenkarbonat (das im Gegensatz zu Calciumhydrogenkarbonat chemisch beständig ist) hergestellt, die beim Auflösen in Wasser unter Berücksichtigung der maximal beständigen Konzentration von 900 ppm die für die Zooxanthellen und Korallen gleichermaßen ideale Calciumquelle Ca(HCO₃)₂ ergibt. Das ent­ stehende Nebenprodukt Natriumchlorid, das bei wiederholter Anwendung bald die Zusammen­ setzung des Meerwassers im Aquarium verfälschen würde, wird dadurch neutralisiert, daß man der Mischung a priori die stöchiometrisch entsprechenden Mengen der übrigen Komponenten des Meerwassers wie Magnesiumchlorid, Calciumsulfat, Kaliumchlorid sowie Carbonate und Spurenelemente zusetzt. Beim Auflösen des erfindungsgemäßen Salzgemisches im Aquarium entsteht also neben der idealen Calciumquelle Ca(HCO₃)₂ naturidentisches Meersalz, das lediglich die Dichte der Salzlösung erhöht, nicht aber ihre natürliche Zusammensetzung verändert. Da bei Meerwasseraquarien ständig Süßwasser von der Oberfläche verdampft - die gelösten Salze verdampfen ja nicht - füllt man in einem Meerwasseraquarium sowieso regel­ mäßig Süßwasser nach, wobei der Salzgehalt von den Aquarianern immer mit einem der zahl­ reichen im Handel befindlichen Aräometern kontrolliert wird. Die Erfindung erfordert also keine gesonderten Schritte oder Maßnahmen zur Erhaltung der Konzentration.

Diese schwankt übrigens in den Weltmeeren zwischen etwa 2,5% (Nordsee) und 4% (Rotes Meer).

Natürlich kann das gewünschte Calciumhydrogenkarbonat im Rahmen der Erfindung auch durch andere als die oben in der Summenformel angegebenen Ionenpaare erzeugt werden, etwa aus Calciumsulfat und Kalium-hydrogencarbonat; entscheidend ist jedoch, daß die entstehen­ den Ionen durch den Zusatz der übrigen durch die Meerwasserformel gegebenen Komponenten immer zu naturidentischem Meersalz komplettiert werden und sich damit die ionenmäßige Zu­ sammensetzung des Meerwassers nicht ändert. Damit wird grundsätzlich jede Gefährdung auch äußerst empfindlicher Meeresorganismen vermieden.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung ist, daß sie ein stabiles Salzgemisch darstellt, das lagerfähig ist und sehr einfach und genau dosiert werden kann. 8 g des o. a. stöchiometrischen Gemisches aus Calciumchlorid und Natriumhydrogenkarbonat erhöhen z. B. in 101 Meerwasser den natür­ lichen Calciumgehalt von 394 ppm um rd. 25%. Die Dosierung kann z. B. mit Meßlöffeln er­ folgen oder auch durch Abwiegen der gewünschten Salzmenge. Eine andere, besonders be­ queme Dosierungsart ist die Verwendung von daraus gepreßten Tabletten. Man kann auch auf eine Mengendosierung verzichten und die Zugabe mit einem Leitfähigkeitsmesser steuern oder auch eine colorimetrische Methode benutzen, z. B. den Farbumschlag des zugesetzten Calciumindikators Calcon-carbonsäure.

Claims (6)

1. Calciumquelle für Korallenaquarien, dadurch gekennzeich­ net, daß als Calciumträger eine stöchiometrische Mischung von Salzen verwendet wird, die beim Auflösen in Wasser oder einem anderen geeigneten Lösungsmittel Calciumhydrogencarbonat bil­ den, unter gleichzeitigem Zusatz der Komponenten, mit denen das (oder die) übrige(n) Reaktionsprodukt(e) zusammen natur­ identisches Meersalz ergeben.

2. Calciumquelle für Korallenaquarien gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Calciumhydrogencarbonat durch eine stöchiometrische Mischung von Natriumhydrogencarbonat und Calciumchlorid erzeugt wird.

3. Calciumquelle für Korallenaquarien gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die ergänzenden Komponenten aus Magnesiumchlorid, Magnesium- und/oder Calciumsulfat, Calcium­ chlorid und/oder Calciumsulfat, Kaliumchlorid und zur Vervollständigung der Meerwasserformel aus Natrium­ carbonat, Natriumhydrogencarbonat sowie weiteren im Meer vor­ kommenden Spurenelementen bestehen.

4. Verfahren zur Versorgung von lebenden Korallen mit einer Lösung von Calciumhydrogencarbonat bzw. Calciumhydrogencarbo­ nat-Ionen, dadurch gekennzeichnet, daß das Ca(HCO₃)₂ durch eine chemische Reaktion in Wasser oder einem anderen geeigneten Lö­ sungsmittel erzeugt wird und die entstehenden Nebenprodukte durch Zusatz der noch fehlenden Salze zur Zusammensetzung von natürlichem Meerwasser ergänzt werden.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Calciumhydrogencarbonat durch eine stöchiometrische Mischung von Natrium- oder Kaliumhydrogencarbonat mit Calciumchlorid erzeugt wird und das entstehende Natrium- oder Kaliumchlorid durch Zusatz der noch fehlenden Salze zur Zusammensetzung von natürlichem Meerwasser ergänzt wird.

6. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die ergänzenden Komponenten aus Magnesiumchlorid, Magne­ sium- und/oder Calciumsulfat, Calciumchlorid und/oder Calcium­ sulfat, Kaliumchlorid und zur Vervollständi­ gung der Meerwasserformel Natriumcarbonat, Natriumhydrogen­ carbonat sowie weiteren im Meer vorkommenden Spurenelementen bestehen.