Vergleich: Porosität der lebenden Steinen.

Der CLAM (fr. Aquarianerverein), der regelmäßig Begegnungen und Vorträge organisiert, hat uns gebeten , unsere Steine vorzustellen und die Unterschiede oder die Ähnlichkeiten mit natürlichen lebenden Steinen zu erklären.
In Form von Workshops, haben wir bereits 2007 die Ergebnisse unserer Versuche vorgestellt: Studium der Struktur der lebenden Steine und Lebensmilieu für Bakterien und Mikroorganismen. Dieses Referat wurde als Vortrag ausgearbeitet, welcher die Rolle und das Funktionieren der lebenden Steine noch mehr berücksichtigt.
Dieser Vortrag wurde im März 2009 in Montpellier Supagro, mit dem CLAM und im Juni 2009 im ‘Recif France’ Kongreß in Illkirch Grafenstaden gehalten. Der Presseartikel darüber ist im ‘Lettres Récifales n°69’ auf deutsch und französisch.

Die lebenden Steine

Porosität und Kolonisierung.

Im Rahmen unserer Dekor- und Steinherstellung für Riffaquarien haben wir
Informationen gesucht, die so präzise wie möglich Aussagen über die Porosität von lebenden Steinen machen. Es ist nun tatsächlich anerkannt, daß eine gute Porosität wesentlich ist, für einen gut funktionierenden lebenden Stein.
photo1
Nachdem wir aber nur Daten gefunden haben, ohne genaue experimentelle Rechtfertigung: leicht, sehr schön, mit vielen Corallinaceae (Kalkrotalgen) oder
Handelssuperlative, haben wir also, um sicher zu gehen, selber Steine unterschiedlicher Herkunft gestestet.
Hier nochmal zur Erinnerung ein Überblick darüber, was ein lebender Stein ist, seine Bildung und seine Rolle im Aquarium.

1- Bildung von lebenden Steinen

Akkumulations- und Amalgam-Phänomen:
photo2Die Steine bilden sich in den Ozeanen aus Anhäufung von Bodensätzen, Amalgam von Korallenstücken oder Schichten, die sich im Laufe der Zeit aus verkalkenden Organismen, Aragonit, Kalciten bilden.
Außer der jedem einzelnen Element eigenen Porosität bildet dieses Agglomerat Höhlen und Spalten, die fähig sind, Leben zu beherbergen.

2 – Rolle im Aquarium.

Die lebenden Steine sind eine wichtige Komponente eines sog. “Berliner” Aquariums, wo die Steine die Filtration, zusammen mit einem Abschäumer, der die Menge der zu verdauenden Abfälle beschränkt, sichern.
Was einen lebenden Stein, im Vergleich zu einem normalen Stein charakterisiert, ist der lebendige Anteil überall im Stein: denn eine gute Porosität erlaubt Bakterien, Algen und Mikroorganismen sich anzusiedeln.
Man sieht also die 3 Hauptrollen eines lebenden Steines/

  • Denitrifikation
  • Zufuhr von lebendigen Organismen : Algen, Mikro-Fauna, Bakterien.
  • Natürliches Dekor

Ein lebender Stein sollte diese 3 Aspekte unbedingt verwirklichen.
Daß das aber nicht immer selbstverständlich ist, werden wir versuchen, nun zu
erklären.

3 – Funktionieren eines lebenden Steines

a) Nitrifikation und Denitrifikation / Aerobe und Anaerobe Zonen

photo3Die Gesamtstruktur eines lebenden Steines sollte das gute Funktionieren des Stickstoff-Zyklus gewährleisten. Dafür ist nötig, daß diese Struktur aerobe Zonen in Oberflächeund peripheren Schichten (Degradierung von Ammonia in Nitriten und Nitraten) und anaerobe Zonen im Inneren (Zerstörung von Nitraten in gasförmigem Stickstoff undKohlendioxid) aufweist.

b) Lebensmilieu: Bedeutung verschieden großer Poren.

Damit ein Stein eine große Menge von vielen verschiedenen Organismen beherbergen kann, muß für jeden, ein für seine Größe geeigneter Platz, da sein.
photo4Photo : Schnitt durch einen „wilden“ lebenden Stein aus Indonesien.
Eine sehr verschiedenartige Porosität in Verteilung und in Größe ist zu sehen.

Vergleichsskala

Um sich die unterschiedlichen Dimensionen und ihre Verhältnisse besser klar zu machen, haben wir die Größen der Mikro-Organismen auf einen Humanmaßstab gebracht, wobei 1 Mikron (Größe einer Bakterie) 1 Meter entspräche.

Bakterie Wurm Copepode Stein
1 µm 1 mm 1 m 10 cm
1 m 100 m 1 km 100 km

Die erste Feststellung , die man machen kann :
Damit das Leben sich ins Innere eines Steines einnisten kann und ein Austausch mit den relativ weit entfernten äußeren Schichten möglich ist, muss die Porosität sehr komplex sein:
Eine Vielzahl von Spalten und Hohlräumen sollte ein Geflecht bilden, in dem
verschiedenste Mikro-Organismen zirkulieren können und den gesamten Stein
irrigieren.
photo5Auf dem Foto sieht man unter bei 40facher Vergrößerung durch ein
Mikroskop, daß dieser Wurm (2 mm lang / Diameter 0.1 mm / 100μm) in einer Art Gelatine geleimt ist, was uns zum Bio-Filmbegriff bringt:

c) Bedeutung des Bio-Films und Rolle der Würmer.

Bio Filme sind klebrige Matrizen, die von Bakterien (Exopolysaccharides / EPS)
sekretiert werden ; sie sind Austausch- und Schutzmilieu für die Bakterien, die sich in Kolonien sammeln. Sie können eine Dicke von 60 μm bis 1 mm haben und spielen eine wichtige Rolle, die Gegenstand zahlreicher Studien in Medizin, Baustoffverarbeitung, Kläranlagen und Müllplätzen ist.
photo6Bei lebenden Steinen kann man sich auch die Frage des Verstopfungsrisikos stellen, vor allem bei einer Porosität in der Größenordnung von 40 bis 60 μm, die sehr fein und homogen ist. Diese Spannweite der Porosität wurde bisher als die ideale Dimension für ein Bakterien-Substrat millimetrischen-körnigen Typs angesehen, was in den Filteranlagen mit senkrechter Flut benutzt wird.
Würmer und Mikroorganismen spielen eine bedeutende Rolle, um eben diese
Verstopfung der lebenden Steine zu vermeiden. Tatsächlich ernähren sich gewisse Würmer vom Bio-Film und zirkulieren bis ins Innere der Steine via einem Netz von Galerien und Rißen.
Dank eines Kontraktionsphänomens versichern sie einen guten Wasser-, Nährstoffund Sauerstoff-Austausch von den Galerien im Stein zur Peripherie und mit dem Aquariumswasser.
Von großer Bedeutung ist auch ein guter Wasserumlauf im ganzen Aquarium, um Zonen stagnierenden Wassers zu vermeiden, wo der Austausch erschwert ist.

4 – Vergleich : Teststücke, Methoden, Schnitte, Massen.

Die lebenden Steine sind für ihre Filtrations- und Reinigungs-Fähigkeit bekannt. Aber:
haben sie alle dieselben Kapazitäten und die gleiche Bedeutung?
Wir wollten mehr wissen und haben Steine unterschiedlicher Herkunft verglichen; (natürlich gelten die gefundenen Werte nur für die getesteten Steine).
Von Natur aus schon variieren lebende Steine sehr in ihrer Struktur und darin besteht auch die große Schwierigkeit, sie untereinander zu vergleichen; ebenso für einen Laien die richtige Auswahl zu treffen und zu wissen, was er kaufen soll.

Vergleichsmethode

Wir haben einige Steine geopfert und sind wie folgt vorgegangen:

  • Volumen-Messen (Stein in einer dünnen Plastiktüte, unter Wasser gesetzt, Messen der Wasserverdrängung)
  • Trocknen bei 200°C dann Wägen des trockenen Steines.
  • Berechnung des Prozentsatzes der Porosität (willkürlich: Gewicht aufgesogenen Wassers / Gewicht des trockenen Steines). Das vom Stein zurückbehaltene Wasser  entspricht demjenigen, welches in den (<100μm) Poren aufgesogen wurde.
  • Das ist es, was uns für das Besetzen mit Bakterien interessiert und was auch die potentielle Reinigungskapazität des Steines vorgibt.
  • Spezifisches Gewicht des nassen Steines (Gewicht/Volumen : 1 Liter = in Kg)
  • Spezifisches Gewicht des trockenen Steines (Gewicht/Volumen : 1 Liter = in Kg)
  • Das Volumen eines Kilos nassen Steins erlaubt den Preisvergleich (tatsächlich
  • verkauft man die Steine pro Kilo): ein sehr dichter Stein zu einem niedrigen Preis kann teuerer sein als ein leichter Stein (auch wenn der Preis pro Kilo 30 % teurer ist).
  • Anschliesslich wurden die Steine verschnitten, um die Porosität im Inneren zu beobachten.

photo74 –Tests an „wilden“ natürlichen lebenden Steine verschiedener Herkunft

 

 

4A11- Karibik

Porosität : 9,5 %
1 kg = Liter : 0,51

4A22- USA

Porosität : 22,8 %
1 kg = Liter : 0,64

4A33- Haïti

Porosität : 31 %
1 kg = Liter : 0,76

 

4A44- Mittelmeer-raum a)

Porosität : 5 %
1 kg = Liter : 0,57

4A55- Mittelmeer-raum b)

Porosität : 9 %
1 kg = Liter : 0.62

4A66- Indonesien a)

Porosität : 25 %
1 kg = Liter : 0,67

4A77- Indonesien b)

Porosität : 29 %
1 kg = Liter : 0,78

4A88- ??

Porosität : 28 %
1 kg = Liter : 0.63

4A99- ??

Porosität : 39 %
1 kg = Liter : 0,95

Bilanz

Bedeutung verschiedenartig gestalteter Porosität mit offenen Poren.
(Gegen Beispiel: Bimsstein ist sehr leicht, sehr porös / aber mit geschlossen Poren, deshalb völlig ungeeignet als lebender Stein.)
Ein guter lebender Stein ist derjenige, der die Kapazität hat, Leben dank einer idealen Porosität zu beherbergen.
Wichtige Bemerkung:
Viele denken, dass Kalkrotalgen die Qualität eines lebenden Steines aufweisen und manche behalten nur dieses Kriterium. Jedoch kann ein Stein mit Kalkrotalgen bedeckt sein, ohne porös zu sein: er ist schön, aber als Filter nicht geeignet.
In den Ozeanen findet man die Kalkrotalgen vor allem in den dunklen Zonen. Das erklärt, daß man auf dem Markt sehr gute Steine finden kann, allerdings ohne Kalkrotalgen, denn sie sind anderen Zonen entnommen. Diese Steine sind als lebendige Steine sehr wirksam; etwas Kalkrotalgen dazu wäre nur das kommerzielle Plus.
Zu bemerken ist, daß diese Algen die Oberfläche verkrusten, was die Poren verstopft und die Austauschvorgänge verhindert. Dann ist nur die untere Seite des Steines aktiv.

In der Tat erfüllen wenige Steine alle 3 Kriterien:

  • Leben bringen
  • Ideale Porosität.
  • Dekor.

Man sollte also Steine mit unterschiedlichen Formen, (flachen und massiven) und aus unterschiedlichen Ursprüngen zusammenstellen. Man kann sich auch zu einer gewissen Proportion aus alternativen, kolonisierten oder zu kolonisierenden Steinen entscheiden.

· 5 – Alternative Steine im Vergleich zu lebenden Steinen

Was man von ihnen erwartet:

  • eine gute Porosität
  • Neutralität, Haltbarkeit.
  • Gutes Gewicht/Preis Verhältnis
  • Schutz der natütlichen Milieus.

6 – Einige Beispiele von alternativen Steinen

6-16-1 Kunststein aus Indonesien

Porosität : 21 %
1 kg = Liter : 0.86

 

 

  6-26-2- Aquaroche Keramikstein

Porosität : 29 %
1 kg = Liter : 0.73

 

 

 

6-36-3- Aquaroche Eco reef Plate

Porosität : 28,3 %
1 kg = Liter : 0.93

 

 

 

 

Was den Vergleich zwischen den lebenden (nassen) Steinen betrifft, sind die Preise pro Kilo angegeben; da die Dichte der lebenden Steine äußerst veränderlich ist, empfehlen wir Ihnen, sich auf den Preis pro Liter zu beziehen. Idem für den Vergleich (feuchte) lebendige Steine und alternative Steine (trocken oder zu kolonisieren).

Vergleich: Naturstein aus Indonesien und Aquaroche-Steine

Vergleich

Um die nassen lebenden Steine mit trockenen Aquaroche-Steinen zu vergleichen, sehen Sie folgende Verhältnisse auf Tafel

 

 

Text : Jacky & Laurence Compin
Übersetzung: Sabine Flury-Langer