Biofilm batterico e ciclo dell'azoto
 

Buongiorno!

ieri sera al solito non c'era nulla in TV ed ho ripreso in mano il libro della Walstad, che mi si è aperto alla pagina che parla dei biofilm.

In pratica la dottoressa afferma che i batteri si organizzano in biofilm ricoprendo tutte le superfici sommerse dell'acquario, che il biofilm è spesso dai 700 ai 900 micron, quindi è una struttura molto grande rispetto alle dimensioni dei singoli batteri e che offre innumerevoli vantaggi competitivi (e fin qui nulla di nuovo).

Poi si spinge oltre affermando che il biofilm non è una massa informe e gelatinosa, ma che i batteri al suo interno sono organizzati secondo schemi precisi e formano canali, condotti, strutture complesse.
In particolare ella ha verificato che all'interno del biofilm coesistono batteri che riducono l'ammoniaca a nitrito accanto a batteri che trasformano il nitrito in nitrato e (qui il punto focale) batteri che mineralizzano l'azoto dei nitrati emettendo N2 gassoso.

In pratica all'interno del biofilm (e questo è stato da lei verificato analizzando campioni presi anche da un percolatore) si chiuderebbe il ciclo dell'azoto, grazie ai polisaccaridi colloidali che isolerebbero i ceppi denitrificanti dall'ossigeno esterno creando le condizioni favorevoli al loro metabolismo

Ho riletto il passaggio più volte e sono andato a sfrugugliare in rete nella bibliografia a sostegno, ma non sono ancora riuscito a trovare le fonti originali.

Vorrei discuterne un pò con voi, perchè questa cosa non mi ha fatto prendere sonno fino alle 2 di stanotte... se fosse confermata dovremmo rifare molti dei calcoli in base ai quali scegliamo e dimensioniamo i filtri e scegliamo substrato, flora e fauna dell'acquario.

In pratica con un percolatore fatto in modo acconcio... #24 #24 #24

Re: Biofilm batterico e ciclo dell'azoto
 

e perchè?

I batteri si sviluppano in funzione dello spazio e/o supporto messo a loro disposizione,e anche per le caratteristiche dell'ambiente stesso.
Da qui, non trovo strano che un film batterico superficiale, possa avere una dimensione e caratteristiche,differenti dal quello che si può instaurare su un arredo, un percolatore o un filtro.

Non era meglio dare continuità al topic in evidenza ;-) ;-) ;-) ?

Paolo Piccinelli, premetto che sto leggendo anche io quel libro ma non sono ancora arrivata a quel punto quindi non so esattamente cosa dice al riguardo...
Comunque in generale un film batterico anche formato da più specie diverse si organizza in strutture complesse in cui, ad esempio, batteri che richiedono ossigeno si instaurano sulla superficie del biofilm o sulle pareti interne dei canali mentre quelli che lavorano in anaerobiosi si instaurano al di sotto di questi e la struttura finale del biofilm è paragonabile (come forma ovviamente) ad una spugna, in cui l'acqua passa solo nei canali ma non penetra in tutti i tessuti...il film batterico che si forma in acquario sugli arredi e sulla superficie dell'acqua non fa eccezione, la struttura di base è la stessa anche se ovviamente ci sono variazioni perché ogni specie batterica si organizza in modo diverso...
rifare i calcoli per la dimensione dei filtri non credo sia utile perché i calcoli sono stati già fatti nelle vasche, in cui si è sempre formato il film batterico su tutte le superfici quindi sono già proporzionati...
....credo... #13

Mi interessava approfondire solo il discorso delll'organizzazione del biofilm... in particolare alcuni aspetti legati ai batteri che intervengono nel ciclo dell'azoto:

- I batteri sulla superficie del biofilm devono poter tollerare una certa acidità e quindi saranno per lo più deputati alla trasformazione di ammoniaca/ammonio in nitrito, al loro riparo possono crescere quelli deputati alla trasformazione di nitrito in nitrato che non amano l'acidità e l'ammoniaca e che quindi beneficiano dell'azione dei precedenti, in "profondità" avremo zone poco ossigenate in cui c'è la possibilità di trovare dei denitrificanti... è possibile e come si può fare per ottenere un biofilm abbastanza spesso ?!?

- quali sono i parametri che avvantaggiano un ceppo piuttosto che un altro?

- esistono differenze fra il biofilm che si sviluppa nel filtro (quindi con ossigenazine massima) e quello che si sviluppa nei vari strati del fondo?!? (per me si :-)) )

- quali sono queste differenze e in che modo reagisce l'acquario avvantaggiando l'uno o l'altro?


...ma se ritenete che sia meglio accorpare, ci metto 5 minuti! :-))


più che per la dimensione, per le velocità di attraversamento e le sezioni trasversali... ma sto ovviamente facendo brainstorming ;-)

I batteri prolificano in base allo spazio e alle condizioni ambientali (pH, temperatura, ossigenazione...) in cui si trovano, in una vasca le condizioni ambientali sono legate alla fauna da ospitare quindi sono "fisse", lo spazio è quello che è..cioè la vasca...tutte le superfici occupabli e utili vengono sfruttate dai batteri, quindi non ci sono sistemi per modificare lo spessore del biofilm, a meno che tu non voglia fare una vasca per batteri, nel qual caso si possono anche cercare accorgimenti per aumentarne lo spessore...ma sinceramente non credo si possa creare un biofilm (con le caratteristiche del biofilm) molto spesso, altrimenti si comincia a parlare di colonia batterica che tutto un altro discorso...il biofilm si organizza da solo e risponde a determinate caratteristiche fisiche, mentre una colonia è generalmente meno organizzata...
Stavo spulciando il pc perché un annetto fa per un esame dell'università ho preso una serie di slide proprio sui biofilm batterici (in cui si spiegava la struttura e il sistema con cui i diversi ceppi si organizzano) coinvolti nei diversi cicli biogeochimici, se la ritrovo (spero non si siano perse con l'ultima formattazione #13 ) te le mando...(se interessa..)

sarebbe ORO! :-))

ciao

devo leggere anche io sto libro mi sa... #24

ad ogni modo ho anche io qualche info sui biofilm delle lezioni dell' università potrei guardare...

ad ogni modo cmq è interessante il discorso, però trovo che non vi sia influenza sui dimensionamenti dei filtri, per un motivo principale.
le popolazioni batteriche sono in equilibrio con le concentrazioni di nutrienti che trovano in soluzione, di conseguenza se il nostro acquario produce molti nutrienti per i batteri (principalmente ammoniaca nitrito ecc...) le colonie si espandono, se l' acquario ne produce poiche le colonie diminuiscono.
di conseguenza che il nostro filtro sia grande o più piccolo e che nella vasca ci siano ampie superfici per i biofilm o meno ci interessa fino ad un certo punto, perchè se i nutrienti sono limitanti, possiamo mettere filtri enormi cannolicchi ultraporosi e superfici da colonizzare quanto vogliamo, ma le colonie rimarranno sempre dimensionate all' ambiente.

almeno secondo me questo...

P.S dove avete trovato il libro della walstad?

ciao!

concordo, ma è anche vero che in un acquario i batteri che ci interessano non hanno mai problemi per quanto riguarda i nutrienti, o quantomeno non ne hanno per quanto riguarda i macronutrienti (carbonio, azoto, ossigeno, idrogeno, zolfo, fosforo principalmente e potassio, magnesio, ferro, sodio e calcio in minore parte), mentre per i micronutrienti qualche problema lo possono anche avere, ma a quanto ne so i batteri coinvolti nel ciclo dell'azoto non richiedono micronutrienti particolari, quindi penso ci si possa passare sopra...
nel caso di un acquario un filtro sovradimensionato non cambia la situazione perché ogni superficie sarà comunque colonizzata, tanto da colonie quanto da biofilm, proprio perché i macronutrienti non mancheranno mai in una vasca...ci potrebbero essere eccezioni per i fattori di accrescimento tipo le vitamine, ma in linea generale i nutrienti presenti in vasca sono sufficienti a permettere ai batteri di sintetizzarli autonomamente...
comunque non sono riuscita a ritrovare i file e il libro di microbiologia non l'ho mai comprato quindi vado un pò a memoria ma i dettagli non li ricordo molto bene...
Paolo Piccinelli, cosa intendi per parametri che influenzano un ceppo piuttosto che un altro? perché parlando di condizioni ambientali relative ai nutrienti tutti i batteri hanno le stesse necessità di macronutrienti per sintetizzare le strutture delle cellule e per gli enzimi necessari a portare avanti i vari processi metabolici; per gli altri fattori nell'ambito del biofilm il punto di maggiore limite sta nella struttura che i singoli ceppi assumono, quindi i parametri principali che devono essere presi in considerazione sono semplicemente gli altri ceppi oltre a quello considerato, perché sono gli altri ceppi che fanno parte dell'ambiente di ogni singola specie e quindi sono loro che modificano le condizioni ambientali fisico-chimiche all'interno del biofilm...e influenzano ogni fattore, dall'ossigenazione alla temperatura alla disponibilità di macro e micronutrienti...
le differenze tra le colonie batteriche che si sviluppano nel filtro e le colonie che si sviluppano su tutte le altre superfici è ovvio che ci siano; nel filtro (sui cannolicchi per intenderci) le colonie batteriche saranno per lo più disorganizzate e formate da organismi che richiedono ossigeno e non saranno quindi presenti tutte le specie che si trovano in vasca; su tutte le altre superfici troveremo tutte le specie organizzate in biofilm e quindi a più strati (volendo semplificare l'intera struttura...). in pratica all'interno del filtro, sulla superficie del biofilm e all'interno delle "gallerie" avranno luogo i processi del ciclo dell'azoto che richiedono ossigeno (nitrificazione e i batteri nitrificanti vivono ovunque sia disponibile ammoniaca e solo in ambiente basico, NON acido, perché un pH inferiore a 7 inibisce il processo).
Nelle zone anossiche questi batteri non ci sono proprio, perché manca l'ossigeno e non hanno quindi modo di sopravvivere (escludendo alcuni batteri che sono capaci di trasformare direttamente l'ammonio in azoto gassoso, ma mi pare si trovino solo in ambiente marino e in situazioni anaerobiche).
il processo di denitrificazione avviene invece in anaerobiosi, come anche la produzione di azoto molecolare, quindi i batteri denitrificatori si troveranno non nel filtro, ma nel biofilm o nel suolo ;-)
in pratica l'acquario nel suo insieme non fa un bel niente...quando inserisci i batteri in vasca, questi si vanno ad insediare ovunque sia loro possibile (fase di latenza), dopo di che un semplice processo di selezione naturale fa si che sopravvivano solo i batteri che casualmente si sono andati ad insediare in una zona a loro idonea...una volta morti tutti i batteri che si erano piazzati nel posto sbagliato i superstiti cominciano a colonizzare la vasca (fase esponenziale) ed è in questa fase che avviene il picco dei nitriti. in seguito la situazione si stabilizza, con ogni batterio al suo posto e metabolicamente attivo (fase stazionaria) o se preferiamo, vasca matura :-)
Spero di non aver detto cavolate... :-))
La cosa più interessante di tutto questo discorso a me sembra più che altro la differenza nella struttura del biofilm in vasche a pH basico (adatto all'insediamento dei batteri nitrificatori) rispetto alla struttura del biofilm in vasche a pH acido, che dovranno essere necessariamente differenti, altrimenti non si innescherebbe il ciclo dell'azoto, cosa che invece avviene... #24

ciao livia,
sì hai ragione in parte secondo me... nel senso che, è vero che i macronutrienti sono di solito sufficienti, ma quì si sta parlando di maggiori superfici colonizzate. allora prendiamo l' esempio dei batteri nitrificanti, essendo aerobi colonizzeranno tutte le superfici in cui l' ossigeno arriva. queste sono moltissime nel filtro nella vasca sulle piante la parte superficiale della sabbia, i tubi ecc ecc... quello che intendo io è che la popolazione si manterrà contenuta.
questo perchè come dicevi giustamente tu, si ha una fase di crescita esponenziale e una fase stazionaria della popolazione, ma si ha anche una fase di morte, dovuta a carenze di mutrienti, e competizione tra i ceppi batterici.
se io ho in una vasca da 50l una concentrazione x ammonio avrò una certa popolazione batterica che mi mantiene stabile il sistema, se io aumento la vasca e passo ad un 100l (quindi raddoppio) avendo la stessa concentrazione X di ammonio in acqua NON raddoppio le colonei batteriche perchè non ci sarebbe "da mangiare" per tutte, quindi la colonia sarà molto simile alla precedente, con la differenza che nel caso si verifichi un aumento dell' ammoniaca, il sistema è in grado di autoregolarsi e quindi aumentano le colonie e la nitrificazione.
spero di essermi spiegato decentemente... #24

certamente è l' insieme di tutti i microorganismi in acqua che assicurano la stabilità e il funzionamento della stessa.
in acquario ci sono molti più specie batteriche (parlare di ceppo è sbagliato perchè identifica una colonia che si è sviluppata da un unica cellula madre, in quanto le mutazioni nei batteri sono molto più frequenti non avendo introni nel DNA) alcune sono quelle che ci interessano direttamente (nitrificanti e denitrificanti) altre no. quindi i biofilm sono presenti sempre, ma non è detto che siano formati dalle cellule di nostro diretto interesse.

vorrei anche solo precisare che i batteri responsabili della denitrificazione sono solitamente non anaerobi, ma anaerobi facoltativi, sono in grado cioè di vivere in presenza di ossigeno in cui utilizzano l' ossigeno stesso per compiere i cicli respiratori e quindi è la molecola che si riduce, mentre se si trovano in anaerobiosi utilizzano il nitrato NO3 come molecola che si riduce per attuare i suoi cicli respiratori, questo significa che questi tipi di batteri sono comunque presenti e svolgono o meno la loro attività denitrificante a seconda dell' ambiente in cui si trovano in quel momento.

#24 per ora non mi viene in mente altro, però posso aver scritto cavolate... :-D

ti sei spiegato benissimo e hai perfettamente ragione, il discorso che facevo io sul fatto che un filtro sovradimensionato permetterebbe in ogni caso la crescita di colonie è dovuto al fatto che i macronutrienti nelle nostre vasche sono sempre e comunque in eccesso, quindi è possibile che una vasca possa sostenere colonie batteriche di proporzioni maggiori rispetto a quelle strettamente necessarie per mandare avanti la vasca stessa..cioè, penso sia impossibile che una vasca con una quantità di batteri sufficiente a mantenere l'equilibrio per quanto riguarda l'azoto venga completamente privata dei nutrienti necessari a mantenere una maggiore quantità di batteri...se hai una vasca da 50 litri con x cncentrazione di ammonio e passi a una da 100 litri con x concentrazione di ammonio è chiaro che la popolazione batterica non aumenta, ma questa è la teoria, nella pratica se passi da 50 a 100 litri fai automaticamente aumentare la concentrazione dei nutrienti e puoi quindi sostenere una comunità batterica maggiore..
per la presenza di molte più specie è verissimo, io non le ho nominate perché parlavamo del ciclo dell'azoto, ma è chiaro che sono presenti e rimane valido il discorso che ogni specie all'interno del biofilm influenza le condizioni ambientali per tutte le altre specie...o sto tralasciando qualche fattore?
comunque è vero, sono anaerobi facoltativi, errore mio, pardon... :-))

certo, allora siamo d' accordo :-) diciamo che il problema sta nel fatto che di solito all' aumentare dei litri aumenta anche il carico organico applicato alla vasca (popolazione).

sì certo è così, diciamo che appunto si influenzano a vicenda, oltre alla concorrenza per i nutrienti si ha anche il rilascio di sostanze che contrastano le altre colonie, come alcuni antibiotici ad esempio.
però appunto, sono tutti fattori in equilibrio tra di loro.

il fattori principali che contraddistingue un acquario da un corso d' acqua naturale sono a mio parere:
-densità di popolazione (ina cquario sempre mooolto più alta che in natura)
- gli ampi volumi d' acqua
- l' ampia superficie a disposizione dei microrganismi e quindi i grandi spessori di terreno da colonizzare.

il punto è, noi inseriamo i filtri biologici per cercare di supplire a tali problemi, accumuliamo però un po' di NO3, perchè i denitrificanti sono meno e cmq l' attività dei denitrificanti è lenta e spesso parziale (è difficile che si arrivi fino all' azoto atmosferico N2, spesso ci si ferma a nitrito o ad acluni gas serra NOx) quì entrano in gioco le piante...

ok siamo d'accordo allora!:-))
penso che nell'ambito di un acquario l'interazione più rilevante tra batteri sia la sottrazione di spazio (o organizzazione per meglio dire) dovuta alle secrezioni proteiche che possono impedire o favorire l'attecchimento di diverse specie in alcuni punti piuttosto che in altri, oltre a particolari condizioni di commensalismo in cui un organismo si nutre degli scarti di un altro (come nel nostro caso ad esempio) :-) i batteri che inseriamo in vasca più che competere per i nutrienti (che generalmente sono anche troppi) instaurano delle simbiosi mutualistiche e si stabilizzano per i cavoli loro, non credo ci sia qualcosa da poter fare per evitare l'utilizzo del filtro, né si può fare qualcosa per far aumentare le comunità batteriche per far svolgere loro un numero maggiore di compiti nell'ambito della vasca...fanno quello che possono fare, non di più...

tra le differenze tra acquario e ambiente naturale secondo me ne hai tralasciata una fondamentale, cioè l'altissima biodiversità e quindi l'esistenza (tranne che in alcuni casi) di ecosistemi complessi che in acquario sono impossibili da ricreare e che permettono la stabilizzazione del sistema più che una bassa densità di popolazione (che per quanto riguarda i batteri è comunque maggiore in natura rispetto ad un acquario)...in vasca si possono inserire solo poche specie batteriche, poche specie di piante, praticamente nessun rappresentante del macrobenthos a meno che non si parli di acquari marini e poche specie di vertebrati. Questo fa si che, senza entrare troppo nel dettaglio visto che c'è già un topic aperto per parlare di queste cose, la stabilità della vasca richieda continui interventi esterni (vedi i cambi d'acqua per fare un esempio) e non sarà mai sufficiente solo il filtro per far si che le cose funzionino, come non è sufficiente inserire le piante...non su volumi d'acqua piccoli almeno... :-)
mi sa che stiamo andando un pelino OT :-D

ah bene vedo che sta venendo fuori una bella discussione interessante che magari sarebbe il caso di inserire nella nuova sezione #24

è quello che credo anche io, è il problema dell ambiente ristretto che ci costringe.

vero vero scusa, hai ragione ma ho scritto un po' in fretta, hai pienamente ragione, la biodiversità è fondamentale perchè si chiudano dei cicli biogeochimici ;-)

mah forse un pelo sì, però è tutto molto correlato... #24

in effetti non ci starebbe male.. :-)
aspettiamo di sentire qualche altro parere allora.. :-))

sì in effetti abbiamo parlato quasi solo io e te, vediamo gli altri come la pensano :-)

Avete detto tutte cose giuste, ma cerco di definire meglio quello che vorrei uscisse da questo topic:

Per esempio la sola definizione di biofilm data dalla Walstad renderebbe totalmente inutili i cannolicchi porosi in favore per esempio delle spugne: a che servirebbe infatti avere dei (costosi) micropori se possono insediarsi ceppi denitrificanti anche su una parete liscia?

A cosa serve lasciare che i fanghi si accumulino sul fondo dei filtri, o fare lo strippaggio della fanghiglia, o impazzire con filtraggio biologico veloce/medio o lento se il solo biofilm è in grado di chiudere il ciclo?!?

... e cose di questo tipo! :-))


Cioè.. prima cerchiamo di capire se l'assunto della Walstad è corretto (e qui mi servite voi biologi, io faccio il metalmeccanico #13 ) e poi, in base a quello, cerchiamo di capire come possiamo beneficiarne a livello macroscopico in acquario (e qui rientro come tecnico idraulico :-)) ).





faby, il libro lo trovi anche su neogea. ;-)

La notizia che nel biofilm si possano instaurare anche gli anaerobi è sinceramente una novità, molto positiva comunque.
Gli aerobi per vivere e prolificare necessitano di almeno 3ppm di ossigeno, mentre gli anaerobi tipo Aerobacter, Flavobacterium, Proteus, Pseudomonas, Achromobacter, Bacillus, Micrococcus, Alcaligens, Thiobacillus, Paracoccus e Spirillum vivono con ossigeno inferiore a 0.5ppm.
Questa necesità è sfruttata sopratutto negli acquari marini con le rocce vive, io lo uso anche in un biotopo del Malawi arredato con moltissime rocce porose opportunemente burattate per evitare ferimenti.
Tale arredamento funziona a meraviglia dato che i nitrati non superano mai i 15÷20mg/l.

Ma il processo di denitrificazione sapevo che era possibile solo in profondità dato che solo la si può instaurare un ambiente anaerobico/anossico tale da obbligare gli anaerobi a prelevare l'ossigeno, necessario alla denitrificazione, dai nitrati riducendoli fino ad a azoto gassoso.
Se le info sono vere, e lo spero come tutti voi, in qualsiasi acquario esiste anche l'effetto denitrificante degli anaerobi allora.
Ragionando da solo, per essere possibile tale meccanismo bisogna che il biofilm sia impermeabile, ma se lo è, come è possibile che i denitrificanti vengano in contatto con l'ambiente esterno?

Non conosco il testo, potresti indicarmi il titolo e quant'altro sia utile alla reperibilità, forse lo trovo su neogea.it.

allora...

be secondo me la differenza c'è... è la superficie... inoltre le spughe alchiliche tendono anche a trattere troppo e intasarsi almeno secondo me...
cmq io credo che la superficie sia senz' altro superiore sui cannolicchi...
e inoltre danno la possibilità dell' insediarsi di specie batteriche molto diverse.

be... io non sono mai stato un fanatico a riguardo, nel senso che "orrore :-D " ho sempre eliminato le fanchiglie in eccesso durante le pulizie...
ad ogni modo come abbiamo già analizzato io e livia, sì vero il biofilm può "forse" chiudere il ciclo, anche se di questo non sono sicurissimo, dovrei leggere quanto scrive la walstad e capire un po' che metodi ha utilizzato e quali sono le vere certezze scientifiche che ne scaturiscono... #24
ad ogni modo se anche il biogilm fosse in grado di chiudere il ciclo, non credo che possa essere in grado da solo (nel senso senza filtrazione biologica) di mantenere un ecosistema "normale di un acquario...

certo che se metti in 200l una coppia di guppy con una foresta di piante, allora magari anche solo con una pompa di movimento si può riuscire ad avere un ambiente più stabile e autonomo, questo perchè cia vviciniamo di più al moedello naturale... cioè popolazione molto bassa principalmente in questo caso...

almeno questo è quello che penso io...

ciao

io sinceramente ho sempre pensato che una parte di denitrificasazione (anche non costante, questo lo dico perchè sono anaerobi facoltativi) ci possa essere anche in vasca... #24
non capisco cosa intendi con la seconda affermazione...
cioè tu intendi che se il biofilm è impermeabile come fanno i denitrificanti a assorbire e utilizzare in nitrato?
be... io credo che la spiegazione possa essere questa, ma è una supposizione...
ogni singola cellula è dotata di membrana selettivamente permeabile come ben sappiamo, quindi i batteri che stanno più all' esterno fanno passare ciò che gli serve, però è anche vero che i batteri sono collegati tra di loro tramite alcune strutture intercellulari, diverse a seconda della specie e attraverso queste strutture possono far passare informazioni e scambiarsi nutrienti... potrebbe essere una spiegazione...

ad ogni modo quello che penso io è, ok la walstad può aver verificato che nei biofilm si trovano dei batteri denitrificanti, ma essendo questi anaerobi facoltativi e in presenza di ossigeno il nitrato non lo considerano nemmeno, come fa lei ad affermare che effettivamente stiano denitrificando e quindi si trovino in anaerobiosi? per quello dico che vorrei leggere quello che afferma... #24


ciao!

la definizione della walstad (me la sono andata a leggere, finalmente :-)) ) non implica l'inutilità dei cannolicchi, né favorisce l'impiego delle spugne, perché in entrambi i casi quello che si forma su queste superfici non è un biofilm, ma una colonia con un'organizzazione interna di un livello notevolmente inferiore rispetto al biofilm...le specie che si sviluppano su queste superfici sono diverse, vivono in condizioni diverse e "lavorano" in condizioni diverse...
i ceppi denitrificanti difficilmente si insediano su superfici lisce...lo fanno, ma hanno maggiori difficoltà. favoriscono infatti superfici con asperità anche lievi, per una questione di attrito... ;-)
nel filtro il biofilm (in cui si chiude il ciclo dell'azoto) non si può proprio formare a causa dell'eccessiva corrente, che spazza via i batteri che si trovano in superficie, cosa che non avviene in punti con minore corrente, quindi dove l'acqua è ferma si forma il biofilm, dove c'è corrente si formano colonie disorganizzate...
La presenza del filtro è comunque necessaria perché "dà una sgrossata" al tutto...in natura c'è una quantità spropositata di batteri, che formano colonie immense, tanto come biofilm tanto come colonie disorganizzate, ma i vasti spazi permettono di chiudere il ciclo dell'azoto anche in assenza di filtri a livello mondiale...all'interno di una vasca, il biofilm non è sufficiente a svolgere tutto il lavoro da solo, perché la proporzione batteri/tutto il resto del mondo animato e inanimato è equilibrata a livello globale, ma assolutamente disequilibrata in una vasca...tradotto: non ci sono abbastanza batteri né abbastanza superfici utili (cioè con caratteristiche idonee allo sviluppo di un biofilm) in un acquario tali che il ciclo dell'azoto si compia all'interno del biofilm. Ergo, su vasche piccole, il filtro è inevitabile. Si potrebbe secondo me ipotizzare l'assenza di un filtro pur mantenendo il ciclo dell'azoto stabile, in vasche di litraggio superiore ai 300 litri, piene zeppe di piante e materiale organico in decomposizione sul fondo, con poco movimento dell'acqua e con uno o due pesci....se aumenta il carico organico in un sistema chiuso come una vasca ci saranno sicuramente squilibri di vario ordine...

in pratica l'assunto è corretto, ma non è applicabile a tutte le vasche...anche perché non sono molte le persone disposte ad avere un VERO ecosistema in casa...

quoto livia in totale ;-)

faby, nell'ambito di un biofilm di questo tipo è possibile che i batteri in superficie producano proteine che impermeabilizzano la superficie della loro stessa popolazione, isolando specie diverse dall'acqua...
se ho interpretato bene la seconda domanda la risposta potrebbe essere che i batteri isolati semplicemente si nutrono e modificano gli scarti delle altre popolazioni...cioè i nitriti prodotti dai primi (quelli che secernono proteine che impermeabilizzano la loro superficie) vengono consumati dai secondi, che producono nitrati...
anche se impermeabilizzano non è un termine adatto...più che altro isolano...

ok certo... la spiegazione potrebbe essere quella... io ricordo però che la mia professoressa ci aveva spiegato questa cosa che alcune colonie sono in grado di fare (quella che ho scritto sopra...)

ciao!

cioè intendi che lo scambio dei nutrienti non è veicolato dall'acqua ma avviene direttamente tra cellula e cellula? Ho un vago ricordo della cosa, ma mi viene il dubbio che fosse la coniugazione batterica e lo scambio di DNA, non nutrienti... #24 mi sa che mi sbaglio vero?
edit
penso che i nutrienti siano necessariamente veicolati dall'acqua perché la comunicazione tra batteri avviene come dici, ma all'interno della stessa specie...cioè, che ne sa il batterio che produce i nitriti che non li deve buttare anche se è uno scarto, ma li deve passare direttamente a quella che li trasforma in nitrati?
se questa cosa è vera nel biofilm c'è isolamento, ma non comunicazione diretta tra specie diverse, altrimenti avremmo davanti organismi più intelligenti di quanto non si creda...penso... :-))

hai ragione ho controllato perchè avevo il dubbio, pensavo alle fimbrie ed i pili, i secondi hanno anche funzioni di scambio ma di materiale genico...

perfect :-)
a questo punto ci dovremmo domandare..potrebbe essere la matrice del biofilm a veicolare la comunicazione tra le due specie? se ogni specie produce la stessa matrice (identica dal punto di vista biochimico) potrebbe essere...se è diversa già la vedo più difficile... #24
se è l'acqua il veicolo significa che i batteri che trasformano nitriti in nitrati sono organizzati in un doppio strato perché i primi dovrebbero prendere i nitriti dall'acqua (che contiene ossigeno e quindi non permette il passaggio metabolico della denitrificazione in questo primo strato) per poi passarli, tramite comunicazione di qualche tipo, allo strato sottostante, che quindi compie il passaggio metabolico dai nitriti ai nitrati... #24 ma se è così come ci arrivano i nitrati in acqua poi?
cavolo, mi sa che sono arrivata al punto di stallo :-D
Paolo Piccinelli, comunque l'assunto della walstad è esatto e a dire la verità neanche troppo innovativo, ma ripeto, secondo me le applicazioi in acquario sono limitate a vasche di grandi dimensioni...

sì infatti livia pensavo la stessa cosa...
ho l' impressione che ci sia un po' troppo scambio di nutrienti e prodotti...
è un po' complessa la situazione...
io un idea ce l' avrei, ma dovrei prima vedere quello che scrive la walstad... perchè potrei chiedere alla mia professoressa di microbiologia che si occupa proprio di depurazione delle acque reflue ad opera di fanghi attivi e biofilm...

che idea hai? dai che oramai sono curiosa! :-))
hai mp ;-)

livia,
chiedere informazioni alla mia porf di microbiologia, come ho scritto sopra... magari ci sa dare qualche chiarimento #24

letto il MP grazie! ;-)

ah avevo capito che avevi un'idea e che volevi chiedere conferma.. :-))

Topic estremamente interessante. Mi permetto, forse a torto in quanto assolutamente privo di nozioni di acquariofilia, di contribuire.

La mia esperienza è relativa solo agli streptococchi, in ambiente completamente diverso, quindi potrebbe non essere applicabile, ma le basi penso siano valide.

L'evoluzione del film di strepotococchi avviene con una colonizzazione di gram positivi (batteri aerobi) per adesione, alla produzione di una matrice extracellulare di polisaccaridi e di glicoproteine. Man mano che il film si sviluppano i batteri e la matrice si ottiene uno strato che da aerobio all'esterno degrada lentamente verso l'anossico (la parete) che viene colonizzato da batteri gram negativi (anossici), con una zona intermedia occupata da anaerobi facoltativi. Sono quindi le colonie esterne che con il loro stesso strato forniscono l'ambiente favorevole agli anaerobi.

Per quanto riguarda la diffusione, penso avvenga tranquillamente attraverso la matrice extracellulare, senza interazioni vere e proprie, semplicemente per gradiente di diffusione. Tutto diffonde, anche l'ossigeno verrebbe diffuso nelle zone anossiche, per gradiente naturale, se non fosse che la diffusione attraverso lo strato è lenta inoltre quel poco che arriva viene captato e mantenuto basso dagli aerobi superficiali, quel poco che resta se lo ciucciano i facoltativi, col risultato di anossia totale verso la parete di adesione.

Ovvio che più anfrattuosa è la superficie, prima si instaurerà questo tipo di organizzazione, e probabilmente questa organizzazione diventa difficile in superfici non anfrattuose, considerando che l'instaurazione di una organizzazione su superfice liscia è impedita dalla rimozione meccanica dovuta al movimento dell'acqua. su una vasca stagnante credo sia possibile che si sviluppino anche sulle pareti dei vetri (si sviluppano sullo smalto dei denti!), ma (anche se non ho idea dei dati) suppongo che una manciata di cannolicchi molto porosi possano avere da soli la superfice del vetro stesso!

Ho detto la mia (e pure contorta), non massacratemi
#12

Nemesis84,
grazie dell' intervento... sì molto interessante, la cosa mi sembra molto sensata, questo spiegherebbe quindi i perchè della walstad... #24

ok quindi possiamo anche dire che la cosa dei film con aerobi e anaerobi è vera e funziona...

il punto rimane sempre... secondo me è insufficiente... #24

sostanzialmente ci hai dato la soluzione!! :-))
i batteri sulla superficie che trasformano ammonio in nitriti consumano molto più ossigeno rispetto ai normali batteri, quindi è plausibilissimo che tutto l'ossigeno che possa diffondere fino allo strato dei denitrificatori venga assorbito da loro, rendendo gli strati inferiori anossici :-)

Bisognerebbe conoscere quali specie batteriche ci sono effettivamente nel filtro e quali non ci sono...comunque io rimango dell'idea che sui cannolicchi quello che si forma non è biofilm perché si distruggerebbe a causa della corrente...

Quoto, mentre scrivevi stavo modificando il post, e involontariamente ti ho dato supporto :)

infatti... non credo che si trarri propriamente di biofilm... #24

Nemesis84,
si ho visto... infatti è quello che scrivevo prima... la superficie è molto diversa... è quello il motivo delle superfici ultraporose...

ciao

Penso dipenda dai cannolicchi, io ho sia quelli lisci che quelli superporosi (credo siano della sera).

Quelli meno porosi restano puliti.
Su quelli superporosi già dopo un paio di settimane si otturano di melmetta, che credo sia adatta ad una organizzazione in biofilm. Nel cavo orale (io quello conosco) si va in anaerobiosi già attorno a 1 mm. E di lavaggio in bocca ce n'è!

a questo punto credo stia tutto nel metabolismo dei batteri specifici, in quanto spazio riescono a creare uno strato anossico.

Altro aspetto è questo: magari lo strato anossico si crea anche uniforme ma magari i fissatori di azoto (no3 -> N2) sono meno efficenti, quindi serve più popolazione di anossici no3 ->n2 rispetto a aerobi nh->no2->no3 per chiudere il ciclo. Questo spiega perchè il ciclo si chiude in manera accettabile solo con fondo molto alto o fanghi spessi.

infatti anche le marche che vendono i superporosi dicono che quei cannolicchi sono studiati per avere una porosità così fine e profonda da assicurare una parte di aerobiosi e quindi di consentire la denitrificazione...


ciao

in effetti nei pori il biofilm avrebbe modo di formarsi, mentre sui canolicchi normali no...sarebbe da verificare la superficie utilizzabile come microfilm su quelli superporosi rispetto a quelli normali...perché se fosse sufficiente l'organizzazione in microfilm per ottenere gli stessi risultati di un filtro standard si potrebbero effettivamente rifare dei calcoli riguardo la dimensione dei filtri...
certo però o si fa sperimentalmente o si devono fare dei calcoli allucinanti...

certo a questo ci sto... per il punto è quello he avevo espresso io all' inizio...

perchè complicarsi tanto lavita quando la popolazione batterica sarà in equilibrio con l' ecosistema e quindi ance se io ho messo un cannolicchio in più di quello che servirebbe il problema non ce l' ho perchè la popolasione si fpormerà in modo equiliubrato con quello che ho in vasca...

quindi come ho detto alla fine, mi sembra inutile fare il discorso del ridimensionamento dei filtri...

almeno per me

anzi aggiungo che avere un filtro calcolato troppo al capello diventa pericoloso perchè un minimo sbalzo dell' ecosistema ( e in ecosistema grande gli sbalzi sono rari, ma in un piccolo ecosistema gli sbalzi sono continui) il sistema crollerebbe come un castello di carte...

io credo che sia sconveniente...