Filtracja cz. 2 - Cykl azotowy

Przyszedł czas na drugi wpis o filtracji. W pierwszym podałem wszystko na tacy. Początkujący może założyć akwarium zgodnie z moimi wskazówkami i powinno ono działać. W tym wpisie przybliżę zagadnienia podstawowe, obejmujące cykl azotowy, dojrzewanie akwarium oraz metody filtracyjne, które działają w naturze.

 

Wstęp

Akwarium to zbiornik niewielki w porównaniu do naturalnych akwenów. Jest w zasadzie zamknięty, z zewnątrz dostarczane jest światło, pokarm, nawozy oraz świeża woda. Produkty metabolizmu zwierząt są uwalniane wprost do wody. W naturze zwierząt takich jak ryby jest niewiele. Rośliny, bakterie i pierwotniaki z łatwością przyswajają te produkty i przekształcają je w nieszkodliwe substancje. W akwarium ryb jest znacznie więcej niż w jeziorach, toteż konieczne jest stworzenie dodatkowego systemu filtracji, który pozwoli pozbyć się niechcianych związków chemicznych.

Trochę może teorii. Tkanki organizmów składają się właściwie z tlenu, wodoru, węgla i azotu. Niewielkie ilości fosforu i wielu innych pierwiastków nie są tak istotne.

Spójrzmy na powyższy schemat. Zrozumienie go pozwoli nam na rozsądne utrzymywanie akwarium. Na pomarańczowo zaznaczyłem na schemacie to, czego nie chcemy w akwarium, na zielono to, co hodujemy celowo, na żółto to co do akwarium jest dostarczane, a na niebiesko to, co jest usuwane.
Część z tego, co dokładamy do akwarium jest zjedzona, część zaś od razu opada i zanieczyszcza akwarium. Ryby i rośliny ponadto produkują zanieczyszczenia: amoniak, resztki roślin, martwe ryby, niestrawiony pokarm. Oczywiście tlen i dwutlenek węgla to gazy ulatniające się z akwarium.

Zanieczyszczenia to pożywka dla glonów i bakterii, a ślimaki, krewetki lub raki chętnie zjedzą odpadki po rybach. Również te zwierzęta produkują takie same zanieczyszczenia jak ryby, z kolei zwiędłe glony podobnie jak części roślin mogą tworzyć szlam.

Zanieczyszczenia usuwa się bezpośrednio (podmiana wody, odsysanie mułu,  wyciąganie martwych ryb). Jednak nie wszystko da się w ten sposób efektywnie i bez niechcianych skutków usunąć.

Cykl azotowy

Tutaj nadszedł ten nieprzyjemny moment, kiedy należałoby napisać o cyklu azotowym. Wielu ludzi uważa to za podstawową wiedzę akwarysty, nikt nie wie co to dokładnie jest, ale jest. Proszę, najbardziej uproszczony schemat.

Może wyjaśnię, czemu azot jest ważny, podobnie jak węgiel, wodór i tlen. Z azotu zbudowane są białka oraz kwasy nukleinowe, podstawowe cząsteczki budulcowe żywych organizmów. Jest go bardzo dużo w żywych organizmach,  około 5% masy.
Azot stanowi 70% składu powietrza atmosferycznego. Jednak w takiej czystej formie jest trudno dostępny. W aktywowaniu azotu atmosferycznego specjalizują się specjalne bakterie. Żadne rośliny nie umieją same z siebie skorzystać z azotu atmosferycznego, konieczne jest działanie bakterii. Rośliny motylkowe mają korzenie porośnięte specjalnymi bakteriami symbiotycznymi, które pozwalają im na użycie azotu atmosferycznego. Azot sam z siebie jest gazem praktycznie nierozpuszczalnym w wodzie, nieaktywnym.
Dalej jest amoniak. Amoniak to produkt rozkładu białek i kwasów nukleinowych, jest produkowany głównie przez zwierzęta. Amoniak występuje w wodzie w dwóch formach. W formie jonowej, jon amonowy nie jest istotny dla ryb, ale w formie niejonowej amoniak jest toksyczny. Gdy pH jest kwaśne dominują jony amonowe, gdy zasadowe tworzą się cząsteczki amoniaku. Losy tego związku mogą być różne. Rośliny mogą skorzystać z amoniaku do produkcji własnych białek, a bakterie mogą przetworzyć amoniak do azotynów. Azotyny są przekształcane do azotanów.
Azotany zasadniczo mogą zostać rozłożone do azotu przez odpowiednie bakterie, ale zachodzi to rzadko. Najczęściej po prostu pływają sobie w akwarium, są nieszkodliwe nawet w całkiem sporych stężeniach. Rośliny mogą skorzystać również z azotynów i azotanów.

Dojrzewanie akwarium

Skoro jesteśmy w temacie to opowiem o dojrzewaniu akwarium. W świeżo założonym akwarium jest bardzo niewiele mikroorganizmów. Zbiornik jest daleki od równowagi, w złych warunkach może wystąpić plaga czegoś, co zwykle jest w bardzo niewielkiej ilości. Gdyby do takiego zbiornika wpuścić ryby, wyprodukują one dużą ilość amoniaku i same się otrują.
Żeby do tego nie dopuścić, hoduje się odpowiednie bakterie karmiąc pusty zbiornik tak, jakby były tam ryby, ale żeby pokarm nie zalegał. Niewielkie ilości bakterii znajdują się w powietrzu, na roślinach, podłożu lub zaszczepia się je przy użyciu odpowiednich preparatów dostępnych w sklepach zoologicznych. Bakterie te mnożą się, osadzają na podłożu, ścianach czy filtrze. Trwa to około 10 dni, po tym okresie ilości amoniaku, jakie mogą zostać wyprodukowane przez ryby, są na bieżąco neutralizowane przez obecne w zbiorniku mikroorganizmy. Jednak mikroorganizmy te tworzą azotyny. Związki te również są szkodliwe dla ryb i powinno ich po prostu nie być. Trzeba kolejnych kilku dni, żeby powstała flora odpowiednia do przetworzenia azotyny do azotanów. Azotany usuwamy poprzez podmiany lub wykorzystują je rośliny wyższe.
Po tych kilkunastu dniach od założenia zbiornika, kiedy powstaje filtrująca flora bakteryjna, możemy umieścić w zbiorniku ryby. Wyprodukowane przez nie produkty metabolizmu (amoniak) zostaną przetworzone do neutralnych azotanów.
Cały ten proces nazywa się dojrzewaniem akwarium. Przez te kilkanaście dni ryb nie należy wpuszczać. Chociaż, oczywiście, gdy już je mamy to trudno, trzeba wsadzić. Dojrzewanie można przyspieszać dolewając wody z innego akwarium (dojrzałego), korzystając z używanego podłoża lub wkładu do filtra.
Aby zakończyć proces dojrzewania najlepiej mierzyć stężenie azotynów i amoniaku. Gdy stężenie tych związków spadnie do zera dojrzewanie jest zakończone. Jeśli nie chcemy wydawać pieniędzy na testy możemy dojrzewać zbiornik dłużej lub zaryzykować wpuszczając jakieś wytrzymałe ryby.

 

Podsumowanie

W naturze procesy zachodzą podobnie jak w akwarium. Faktem jest, że w naturze ryb jest dużo mniej niż w akwarium, więc wyprodukowane zanieczyszczenia z łatwością są przetwarzane przez żyjące w dnie bakterie, wiązane przez rośliny lądowe lub glony. W naturze azotany są dodatkowo redukowane do czystego azotu, w akwariach jest to zjawiskiem rzadszym, choć pożądanym.
W akwarium mamy mniej wody, mniej piasku, nie mamy drzew, silnego oświetlenia ani nie chcemy glonów. Musimy wspomagać rozwiązania podane nam przez naturę. Ale o tym dopiero w następnych wpisach.