Le esplosioni batteriche e il ciclo dell’azoto

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Davide Farina
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Le esplosioni batteriche e il ciclo dell’azoto

Messaggio da Davide Farina » 18 aprile 2017, 9:41

Ogni allevatore di pesci ha sperimentato almeno una volta una esplosione batterica.

Questi fenomeni sono comuni nei nuovi allestimenti durante la maturazione, ma possono succedere in qualsiasi momento. L’acqua diventa “nebbiosa” o per meglio dire, lattiginosa, come se qualcuno avesse versato del latte in vasca, e non importa quanti cambi d’acqua si facciano, l’effetto non sparirà. Vi suona familiare?

Spero di riuscire a spiegarvi di seguito cosa è una esplosione batterica, gli effetti che può causare, e come trattarla e prevenirla.


Il ciclo dell’azoto



Per comprendere a pieno le esplosioni batteriche, è richiesta la conoscenza del ciclo dell’azoto. Questo è particolarmente importante se avete appena allestito la vostra vasca, dato che la nebbia è spesso un indicatore di altri problemi.

Qualsiasi materiale organico, e con esso indichiamo pesci e i loro prodotti di scarto, piante, mangime, sono composti essenzialmente da sedici elementi chimici, cinque dei quali (carbonio, idrogeno, ossigeno, azoto e fosforo) sono prevalenti sugli altri.

Questi cinque elementi non si trovano quasi mai isolati, ma sempre legati tra di loro. Residui di cibo, deiezioni dei pesci, foglie morte, e anche animali morti vengono degradati da batteri cosiddetti eterotrofi che si stanziano spesso sul fondo della vasca, e sono in grado di degradare le sostanze di scarto in altre più semplici.

Per essere più chiari, tutto ciò che contenga uno o più atomi di azoto verrà trasformato in ammoniaca, mentre tutto il carbonio verrà trasformato in anidride carbonica in presenza di ossigeno, o in metano in
assenza di esso (nota: in una vasca sana e ben ossigenata non si forma metano).

Anche i fondali, se questi non sono composti di solo ghiaino ceramizzato ma, come il FloraDepot della Sera, il DeponitMix della Dennerle o l’Amazonia della Ada o altri sono composti da una parte di materia vegetale (terriccio) e possono rilasciare quindi dei quantitativi anche importanti di sostanza organica e in alcuni casi (Amazonia ad esempio), anche azotata.

L’ammoniaca può essere assorbita dalle piante, nel caso in cui esse siano tante e sane, ma tutto ciò che avanza può essere molto tossico per gli animali: l’ammoniaca si può legare all'emoglobina in concorrenza con l’ossigeno e soffocare i pesci. Da sottolineare che alti valori di pH rendono tale sostanza ancora più tossica per gli animali.

Entra qui in gioco il filtro biologico, quello che tutti abbiamo nell'acquario. In esso si stanziano batteri di varie specie che hanno però due funzioni principali: trasformare l’ammonio in nitriti, meno tossici ma nemmeno sicuri dal punto di vista biologico per gli stessi motivi, e infine di trasformare i nitriti in nitrati, ancor meno tossici.

Sebbene le specie nitrificanti siano varie, le più celebri e di sicuro le più diffuse in tutte le nostre vasche sono quella dei Nitrosomonas, che trasformano l’ammonio in nitrito, i Nitrobacter e i Nitrospira, che invece trasformano il nitrito in nitrato e la cui presenza e quantità dipende dalla gestione della vasca.

Anche se non c’è bisogno di sottolineare ulteriormente l’importanza della buona maturazione del filtro, c’è piuttosto da tenere sotto controllo alcuni parametri: il pH e la temperatura sono infatti due dei fattori che maggiormente influenzano l’attività dei batteri in generale, e quindi anche dei nitrificanti.

Se i Nitrosomonas sono molto poco esigenti dal punto di vista dell’acquariofilo funzionano tra pH 6.0 e 9.0 e a temperature ottimali tra i 20 e i 30 °C, i Nitrobacter invece hanno delle finestre di pH più strette. Alcuni ceppi ad esempio hanno un optimum tra pH 7.3 e 7.6, altre tra 7.6 e 7.9, e quindi degli sbalzi dei valori dell’acidità potrebbero causarne la morte o il blocco soprattutto in vasche giovani. I batteri nitrificanti molto difficilmente, però, causano esplosioni batteriche


Cos’è una esplosione batterica?



Come anticipato nel blocco precedente, nelle nostre vasche trovano casa due tipi di batteri:

Batteri Autotrofi - Si tratta di batteri capaci di sintetizzare da soli il proprio “cibo” da sostanza inorganica, usando luce o energia chimica. I batteri benefici nei nostri filtri (Nitrosomonas, Nitrobacter e Nitrospira) sono autotrofi.

Batteri Eterotrofi - Batteri che non possono sintetizzare le proprie sostanze vitali e dipendono quindi sulla materia organica complessa per il proprio sostentamento. Gli eterotrofi nei nostri acquari mineralizzano il rifiuto organico disgregando il cibo non mangiato, la materia vegetale morta eccetera, in ammoniaca e altre sostanze a base carboniosa, acqua e fosfati.

Al contrario di ciò che si pensa, sono i batteri eterotrofi che causano l’esplosione batterica, non i nostri fidati nitrificanti.
Sono infatti gli eterotrofi che sono responsabili principalmente della creazione del biofilm, ossia quello strato viscido che si forma di tanto in tanto sui vetri e sugli ornamenti dell’acquario.

Gli eterotrofi sono batteri generalmente più grandi in dimensioni degli autotrofi e quindi non si attaccano alle superfici con la stessa facilità. Essi, inoltre, si riproducono anche con una velocità maggiore. Gli eterotrofi possono raddoppiare la propria popolazione in circa 15-20 minuti, mentre gli autotrofi richiedono circa 24 ore per raddoppiare in numero.



"In a newly set-up aquarium, the heterotrophs get to work quicker than the autotrophs, causing the 'cycling bloom' we so often see. Blooms are almost certainly heterotrophic if they are caused by a build up of organic waste in the substrate, which most, if not all, are."



In un acquario appena allestito, gli eterotrofi iniziano a lavorare prima degli autotrofi, causando una esplosione batterica caratteristica delle vasche in maturazione. Le esplosioni sono quasi sempre eterotrofiche se sono causate da un aumento del materiale organico di scarto nel substrato.

Le esplosioni batteriche sono comuni in vasche con apparentemente nessun materiale organico all’interno, come ad esempio in acquari appena avviati e in maturazione. Questo effetto è causato dalla deflorazione dell’acqua che improvvisamente permette all’acqua di dare supporto alle popolazioni batteriche.

Gli eterotrofi immediatamente iniziano a lavorare sulle sostanze organiche che sono contenute nell’acqua stessa, o che provengono, come detto, dalle sostanze organiche provenienti dal fondo fertile. L’entità dell’esplosione e la sua occorrenza dipende unicamente dalla quantità di carbonio organico contenuto nell’acqua.

I batteri nitrificanti nel filtro sono strettamente aerobici, ovvero richiedono ossigeno per funzionare, ma gli eterotrofi sono invece degli anaerobi facoltativi: possono cambiare il proprio metabolismo da aerobico ad anaerobico a seconda delle condizioni in cui si trovano, e da come gli conviene. Quindi gli eterotrofi si trovano essenzialmente nel fondale nel loro stato anaerobico e disgregano la materia organica in ammoniaca e sostanza organica, ma se esplodono nella colonna d’acqua, passeranno alla loro forma aerobica e inizieranno a convertire l’ammoniaca in nitrito, anche se con efficienza molto scarsa, fino ad un milione di volte inferiore a quanto riescano a fare gli autotrofi benefici. I batteri eterotrofi, in sostanza, non sono dei veri batteri nitrificanti.


Gli effetti di una esplosione batterica



La maggior parte dei batteri in acquario sono aerobi dato che l’acquario è un ambiente in cui l’ossigeno dovrebbe essere presente in grandi quantità, e questi batteri richiedono molto ossigeno. Quando i batteri esplodono nella colonna d’acqua e diventano quindi aerobi, l’ossigeno nell’acqua viene diminuito in maniera importante. La privazione di ossigeno è l’unico rischio di cui si è a conoscenza durante una esplosione batterica, dato che gli eterotrofi sono innocui nei confronti dei pesci, quindi l’unica cosa da fare per salvaguardare la salute dei nostri ospiti in vasca è quella di aumentare l’aerazione!

Per aiutarvi a comprendere meglio il perché avvenga una esplosione batterica, un problema di sovralimentazione, o un pesce morto e non rimosso, o un accumulo di materia vegetale morta causerà un aumento della riproduzione degli eterotrofi che disgregano il materiale organico.
Essi si riprodurranno così velocemente da non riuscire ad attaccarsi alle superfici e creare quindi l’esplosione batterica. L’ammoniaca prodotta dalla disgregazione del materiale aumenta a causa dell’aumento della mineralizzazione, i nitrificanti sono lenti nel loro metabolismo (come abbiamo
detto prima) e quindi si osserverà probabilmente un picco di ammoniaca in acqua fino a quando gli eterotrofi continueranno a riprodursi.

Al contrario di ciò che si può pensare, quindi, sono le esplosioni batteriche a causare picchi di ammoniaca, non il contrario. Non ci sono invece ancora prove certe del fatto che gli autotrofi possano causare esplosioni batteriche dato che si riproducono troppo lentamente per causare un effetto del genere.


Trattamento e prevenzione delle esplosioni batteriche.



Ora che conosciamo le cause di una esplosione batterica, possiamo quindi pensare alla soluzione e alla prevenzione. Essendo l’esplosione batterica causata da un eccesso di carbonio, basterà diminuire la quantità di esso in acqua per bloccare l’evento.

L’aggiunta di carbone attivo nel filtro, che rimuove le sostanze organiche dall’acqua, e la sifonatura del fondo per eliminare le sostanze di scarto aiuteranno molto a fermare l’esplosione. I cambi d’acqua, specialmente se effettuati con acqua di osmosi integrata di sali e quindi priva il più possibile di materia organica, possono aiutare inoltre a rimuovere parte del carbonio presente in acqua e a bloccare l’esplosione batterica.

C’è da far notare però che cambiare l’acqua non migliorerà la limpidezza, come detto, i batteri eterotrofi raddoppiano la propria popolazione ogni 15-20 minuti e quindi cambiare il 50% dell’acqua causerà uno schiarimento che durerà, appunto, al massimo per 20 minuti, dato che l’acqua pulita darà più spazio ai batteri rimanenti per riprodursi in velocità.

Comunque, cambi d’acqua con sifonatura del fondo non esacerberanno la situazione dato che saranno gli eterotrofi (che producono ammoniaca) ad essere rimossi dall’acqua e non gli autotrofi che invece risiedono al 99% nel filtro e sulle superfici, e non in colonna. I cambi d’acqua non sono essenziali di per sè quindi, se non accompagnati da una buona pulizia del fondo.

Ridurre la quantità di carbonio organico in vasca è la soluzione ultima al trattamento delle esplosioni batteriche, e impedire un accumulo di rifiuti organici in vasca è il miglior modo di prevenire una esplosione. Il miglior modo di fare ciò è quello di mantenere una gestione regolare dell’acquario che coinvolga cambi d’acqua e sifonatura del fondo.



"As I said above, blooms are common in tanks with apparently no organic waste present, most commonly when only water and ammonia are in the tank for a fishless cycle. In this case, there are few easy ways to remove the organics from the water, and so my best suggestion is to sit it out and wait.

Water changes with purified water would help as it would dilute the concentration of organics in the water. Reverse Osmosis water would be ideal in this situation, however i would suggest that patience is the cheaper and more environmentally friendly option."




Come detto in precedenza, le esplosioni batteriche sono comuni in acquari in cui non c’è apparentemente alcuna forma di carbonio organico presente, come durante la maturazione. In questo caso, c’è poco da fare per rimuovere la materia organica dall’acqua, e il suggerimento principale è quello di aspettare che passi da sola: la popolazione degli eterotrofi raggiungerà un picco oltre il quale non riuscirà più a riprodursi a causa della mancanza di sostanze nutritive a disposizione, e l’esplosione terminerà da sola.

Effettuare un cambio d’acqua con acqua di osmosi integrata di sali potrebbe essere ideale in questa situazione, ma la pazienza è più economica e più in linea con la giusta maturazione della vasca, dato che i cambi d’acqua in maturazione possono disturbare il suo regolare svolgimento.

Una esplosione in una vasca matura indica invece che ci sono dei problemi che hanno permesso un accumulo di materiale organico, generalmente nel substrato. Questo può essere causato da un eccesso di materiale vegetale in decomposizione, da una eccessiva alimentazione dei pesci e quindi dal mangime che resta sul fondale della vasca, o da pesci morti e non rimossi dall'acqua.

Nessuna di queste è una cosa desiderabile in un acquario e una esplosione in una vasca matura indicherà certamente che una o più di queste cause sono presenti in vasca. Se notate una esplosione batterica nel vostro acquario, aumentate la manutenzione.





Note dell’Autore:

Questo articolo è stato da me pubblicato per la prima volta sul gruppo ACT - Acquario Chimica e Tecnica, il 18 ottobre 2014.

https://www.facebook.com/groups/Acquari ... ica/files/

La versione che avete letto è la stessa completa in tutte le sue parti e da me pubblicata oggi su Acquariodolce.it



Bibliografia e ringraziamenti dell'Autore:


http://www.fishforums.net/index.php?/to ... explained/





©Copyright 2017 Davide Farina – ACT - Acquario Chimica e Tecnica - L'Autore ha curato la sua pubblicazione in seconda battuta al Forum Acquariodolce.it
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