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I BATTERI: impariamo a conoscerli

Tutti sappiamo, anche solo per sentito dire, che i batteri sono una componente importante del micro-sistema acquario, che i batteri fanno “funzionare” il filtro e che in assenza di essi le nostre vasche non sarebbero in grado di ospitare pesci, invertebrati e gasteropodi.
Senza soffermarci eccessivamente sul filtro in sé, sappiamo che un buon filtro non è composto solo ed unicamente dal filtraggio meccanico (come nei piccoli filtri appesi per acquari di ridotte dimensioni), anzi direi che la parte più importante è costituita dai supporti biologici.
Per supporti biologici intendiamo tutti quei materiali che per caratteristiche fisiche si prestano in maniera eccellente alla colonizzazione da parte dei batteri (cannolicchi, cannolicchi super porosi, bio-balls, graniglia lavica, argilla espansa ecc.).

IL CICLO DELL’AZOTO NELL’ACQUARIO.

1. La Decomposizione:

La prima fase del ciclo dell’azoto in acquario, ha inizio con la fase di decomposizione.
Tutti i prodotti biologici che introduciamo in vasca o che sono già presenti sono destinati alla decomposizione, frammenti di foglie morte, pezzi di radici, particelle di mangime non consumato dai pesci, deiezioni degli ospiti della vasca, sono tutti destinati a decomporsi ed a trasformarsi dando inizio ad un lungo e complesso processo bio-chimico, chiamato ciclo dell’azoto.
Le sostanze organiche sopra citate sono soggette ad un primo processo di demolizione, che produce ammonio NH4 e/o ammoniaca NH3, in funzione del pH dell’acquario. Questo primo processo di decomposizione delle sostanze organiche è reso possibile da vari ceppi batterici sempre presenti in acqua e che sono davvero la base senza la quale l’intero ciclo non potrebbe “partire”. Ecco perché sempre si consiglia di inserire, in acquari appena allestiti, frammenti di cibo, latte, o semplicemente piante (vere!!!), proprio per innescare quel processo di demolizione di sostanze organiche che accende l’intero ciclo.

Come scritto precedentemente, l’ammonio o l’ammoniaca, vengono prodotti in funzione del pH della vasca. Infatti per pH inferiori al 7, il prodotto della decomposizione della materia organica è l’ammonio, non tossico per i pesci, che, in presenza di un pH basico, inizia a trasformarsi in ammoniaca, tossica per gli abitanti dell’acquario!
Il tutto viene riassunto schematicamente in questa utilissima tabella:

http://www.aquaportal.it/ammonio_ammoniaca.htm

2. Trasformazione in Nitriti - NO2

A questo punto, abbiamo innescato il ciclo dell’azoto, abbiamo in vasca sufficiente quantità di NH3 o NH4, da permettere una buona proliferazione di un tipo batterio deputato alla trasformazione in Nitriti (NO2), il NITROSOMONAS, (anche se esistono più ceppi di batteri che operano lo stesso processo del nitrosomonas).
Il Nitrosomonas è un batterio aerobico, ciò significa che per vivere necessita di ambienti ricchi di ossigeno, ed è proprio sfruttando le molecole di ossigeno che il Nitrosomonas opera la seconda trasformazione che interessa noi acquariofili.
Dall’ammonio al NITRITO, grazie ad una buona dose di ossigeno, secondo questa formula chimica:

NH4+ + 3/2 O2 --> 2 H+ + NO2- + H2O

A questo punto le cose iniziano a farsi problematiche, soprattutto perché il nitrito è velenoso per gli abitanti dell’acquario, ed in concentrazioni superiori al mezzo milligrammo per litro possono presentarsi i primi segni di asfissia per i pesci. Ecco perché non bisogna mai avere fretta di inserire i primi pesci in vasca, se non si è sicuri della piena funzionalità della parte biologica del filtro.
Infatti il nitrito impedisce all’emoglobina di trasportare ossigeno, e questo ha come unica conseguenza la morte dei pesci per anossia.

A questo punto, abbiamo cominciato a produrre NO2, ma non ce n’è abbastanza da permettere la proliferazione dei ceppi batterici deputati alla trasformazione finale di NO2 in NO3.
In questa fase, avremo un aumento di NO2, fino al raggiungimento di una “massa critica” in grado di consentire l’eslposione demografica di altri ceppi batterici del genere NITROBACTER.
Raggiunta questa “massa critica” avremo il cosiddetto PICCO DI NITRITI, che altro non è che il valore massimo di nitriti raggiunto il quale, le colonie di batteri nitrificanti inizieranno a smaltire l’eccesso di NO2 fino a raggiungere un equilibrio in cui tutti gli NO2 prodotti vengono subito smaltiti e trasformati in NO3.

3. Trasformazione da NO2 ad NO3.

I Nitrosomonas ormai producono nitriti a pieno regime, la vasca inizia a diventare inospitale, e la concentrazione di NO2 continua a salire. A questo punto si sono create le condizioni ideali perché i batteri del ceppo NITROBACTER inizino a moltiplicarsi grazie alla grande quantità di NO2 presente in vasca.
Anche i NITROBACTER sono batteri aerobici, ed anche loro consumano ossigeno per eseguire il loro compito, cioè la trasformazione da NO2 ad NO3.
I Nitrobacter iniziano a moltiplicarsi, e in maniera sempre più elevata iniziano a verificarsi le reazioni chimiche di seguito descritte:

NO2- + 1/2 O2 --> NO3-

Anche in questa trasformazione, l’ossigeno riveste un ruolo importante. Come vediamo il risultato finale di questo processo è il NITRATO!
A questo punto abbiamo finito, abbiamo innescato anche l’ultimo processo di trasformazione, e stiamo producendo quello che per i più è il prodotto finale di un buon filtro biologico.
Ma attenzione, questo non vuol dire che il nostro filtro è diventato una “macchina da nitrati”, perché soprattutto nei primi mesi di funzionamento, il filtro vive un equilibrio molto delicato, infatti un improvviso eccesso di carico organico, può di nuovo sbilanciare il suo funzionamento, provocando un nuovo picco di nitriti che i NITROBACTER non sono in grado di smaltire in tempi brevi portando alla morte di pesci e invertebrati.
Quindi è necessario fare attenzione a cosa e come si inserisce in vasca nei primi giorni e nei primi mesi di funzionamento del filtro di una vasca nuova!

Col tempo, i batteri dei vari ceppi che hanno già colonizzato il filtro inizieranno a colonizzare ogni punto della vasca, piante, fondo, arredi ecc, ed ogni oggetto diverrà substrato per la colonizzazione batterica. Questo renderà stabile il sistema, impedendo che improvvisi eccessi di carico organico sbilanci nuovamente l’equilibrio “produzione diNO2 / trasformazione in NO3”.

4. La chiusura della catena.

Ma siamo sicuri che il processo sia davvero concluso? La catena è davvero chiusa? Il ciclo è davvero terminato? La risposta è no, perché se è vero che gli NO3 in basse e medie concentrazioni non sono velenosi per i pesci, se è vero che sono facilmente sopportati e che solo oltre concentrazioni rilevanti (al di sopra di 50 mg/l) diventano problematici per la formazioni di alghe e per la salute dei pesci, è anche vero che gli NO3 non sono l’anello finale del ciclo dell’azoto.
Infatti il ciclo parte dalla presenza di azoto in vasca sotto forma di ammonio/ammoniaca, causato dalla prima demolizione delle sostanze organiche, e deve necessariamente concludersi con la liberazione dell’azoto dalla molecole dell’NO3 che quindi non è altro che il penultimo anello della catena!

E’ a questo punto che subentra un nuovo ceppo batterico denominato PSEUDOMONAS! Lo pseudomonas, che a noi interessa è un batterio anaerobio facoltativo, questo significa che per vivere e riprodursi e per portare a termine il suo “ruolo” noi nostri acquari, ha bisogno di ambienti in cui l’ossigeno sia molto scarso (anaerobico) o del tutto assente (anossico), ma a noi una sola di queste due condizioni interessa perché se la prima è ideale al nostro scopo, la seconda produce effetti potenzialmente catastrofici per la nostra vasca.

Le condizioni ideali per la proliferazione dei batteri anaerobici, non sempre si possono realizzare nei nostri acquari, anzi diciamo pure che raramente si verificano e spesso si realizzano in modo del tutto indipendente dalla volontà dell’acquariofilo. Per ottenere zone anaerobiche è indispensabile realizzare fondi superiori ai 7-8 centimetri, realizzando un sub-strato compatto dove difficilmente l’acqua può penetrare e dove il suo flusso è quasi impossibile, ma evitando di creare zone troppo compatte che impediscano del tutto il passaggio d’acqua. Ci si rende conto che realizzare una situazione del genere è abbastanza problematico ed è per questo il più delle volte queste condizioni si realizzano in modo del tutto naturale e senza volontarietà da parte nostra.

Le reazioni di denitrificazioni, come si è detto sopra, sono sconsigliabili, anzi sono da evitare in fondi anossici, questo perché una volta esaurite le riserve di ossigeno derivanti dagli NO3, i batteri inizierebbero a utilizzare le fonti di ossigeno derivanti dai solfati ed otterremo come risultato finale Acido Solfidrico che si accumulerebbe in sacche, ed avremo ottenuto delle vere bombe chimiche ad orologeria, infatti se smosse e lasciate fuoriuscire, la vasca assumerebbe il caratteristico odore di uova marce tipico di questo composto, e tutti gli abitanti della vasca morirebbero avvelenati.

A questo punto abbiamo concluso, semplificando, lo PSEUDOMONAS trasforma la molecola degli NO3 in N2 gassoso chiudendo la catena.

Mkel77