Jak przebiega nitryfikacja (cykl azotowy) w akwarium?
Nitryfikacja to proces, o którym z pewnością usłyszy każdy, kto zainteresuje się akwarystyką. Czy jest to proces trudny do zrozumienia? Wydaje się, że tak, zwłaszcza gdybyśmy chcieli poznać dogłębnie jak przebiega nitryfikacja w akwarium. Zapewniam jednak, że dla prawidłowej opieki nad zbiornikiem nie musisz posiąść wiedzy na poziomie akademickim. Ważne jednak, by uświadomić sobie, że to właśnie nitryfikacja umożliwia życie rybom i roślinom w domowych akwariach i to właśnie ona gra główną rolę w procesie dojrzewania akwarium.
Azot w akwarium
Azot jest podstawowym składnikiem białka, występuje więc w znacznych ilościach we wszystkich organizmach żywych. Źródłem azotu w wodzie akwariowej są odchody ryb, skorupiaków, ślimaków itp. Dochodzą do tego niezjedzone resztki pokarmu, fragmenty rozkładających się roślin i organizmów żywych (głównie tych mikroskopijnych), ponieważ większe usuwamy sami. W wyniku działalności bakterii gromadząca się w zbiorniku materia organiczna ulega rozkładowi. Uwalniane podczas rozkładu białka oraz wydalany przez ryby mocznik ulegają dalszemu rozkładowi.
Jak powstają jony amonowe i amoniak w akwarium?
W wyniku rozkładu białka i mocznika powstaje amoniak, który w zależności od odczynu wody występuje jako jon amonowy (NH4+) lub amoniak (NH3).
Udział amoniaku (NH3) w ogólnej zawartości azotu amonowego rośnie wraz ze wzrostem odczynu wody. W wodzie o pH w przedziale 7,0 – 8,3 pH jest go ok. 10%, w wodzie o pH 9,25 jest go już ok. 50% ogólnej zawartości azotu amonowego. Amoniak jest toksyczny dla ryb. Stężenie śmiertelne dla narybku to ok. 0,2 mg/l, a dla ryb dorosłych – ok. 2,0 mg/l. Jak napisałam wyżej, jony amonowe przechodzą w amoniak wraz ze wzrostem pH wody. Dlatego w akwariach o wodzie zasadowej należy szczególnie dbać o to, by stężenie azotu amonowego było bliskie zeru, co ma bezpośredni związek z procesem nitryfikacji.
Bakterie nitryfikacyjne w akwarium
Bakterie nitryfikacyjne to organizmy tlenowe (aerobowe), a co za tym idzie proces nitryfikacji przebiega w warunkach tlenowych. Ponadto należą one do obligatoryjnych chemoautotrofów, czyli źródłem energii jest dla nich energia chemiczna pozyskiwana z utleniania związków nieorganicznych. W tym przypadku jest to utlenianie NH4+ (azotu amonowego) i NO2– (azotynów), natomiast źródłem węgla jest CO2 (dwutlenek węgla).
Znanych jest wiele różnych rodzajów bakterii, które uczestniczą w procesie nitryfikacji. Badania naukowe wskazują, że w zbiornikach akwariowych pierwszy etap nitryfikacji prowadzą najprawdopodobniej bakterie z rodzaju Nitrosospira, a drugi Nitrospira. Jednak w starszej literaturze znajdziecie informacje, że za pierwszy etap odpowiadają bakterie Nitrosomonas, a za drugi Nitrobacter. Zostanę przy tym nazewnictwie, gdyż z punktu widzenia akwarysty nie ma większego znaczenia jakie konkretnie rodzaje bakterii prowadzą ten proces. Warto też zwrócić uwagę na fakt, że w warunkach laboratoryjnych bakterie nitryfikacyjne słabo lub w ogóle nie rosną, co jeszcze bardziej utrudnia i tak trudny proces identyfikacji poszczególnych szczepów.
Gdzie osiedlają się bakterie nitryfikacyjne w akwarium?
Bakterie nitryfikacyjne występują zarówno w toni wodnej, jak i na przedmiotach zanurzonych w wodzie, na roślinności wodnej i w powierzchniowej warstwie podłoża (tam gdzie dociera tlen). W wielu badaniach ekosystemów wodnych największe skupiska bakterii nitryfikacyjnych stwierdzano na podłożu. W akwarium najbardziej zależy nam na ich rozwoju w filtrze pełniącym funkcję filtra biologicznego. Dlatego umieszczamy w nim złoża filtracyjne dedykowane do filtracji biologicznej. Charakteryzują się one dużą powierzchnią właściwą, na której mogą osiedlać się bakterie. Bakterie nitryfikacyjne nie tworzą zarodników, dlatego w warunkach niekorzystnych mogą przeżyć tylko krótki okres czasu.
Jak przebiega nitryfikacja w akwarium?
Nitryfikacja jest procesem dwuetapowym. Najpierw bakterie Nitrosomonas wykorzystują azot amonowy (NH4+/NH3) jako źródło energii, utleniając je do azotynów (NO2–), a następnie Nitrobacter utlenia azotyny do azotanów (NO3–). Do przeprowadzenia nitryfikacji potrzeba dużo energii, co oznacza niską wydajność nitryfikacji i powolne tempo rozwoju bakterii nitryfikacyjnych.
Co wpływa na proces nitryfikacji?
Nitryfikacja w akwarium zależy od wielu czynników. Jak już wcześniej pisałam, bakterie nitryfikacyjne to bakterie tlenowe. Szybkość nitryfikacji może spadać gdy stężenie tlenu obniży się poniżej 2 mg/l w przypadku bakterii Nitrosomonas oraz 4mg/l w przypadku Nitrobacter. Ponadto zbyt duże obciążenie zbiornika (a tym samym filtra) materią organiczną może powodować konkurencję o tlen pomiędzy bakteriami nitryfikacyjnymi i heterotroficznymi, którą wygrywają te ostatnie. Najbardziej optymalna temperatura dla nitryfikacji to 28 – 36°C, a odczyn to 7,5 – 8,5 pH.
