Азотният цикъл

 

Автори: Вани Девос, Тиаго Белтро и Маркос Авила

 

"В природата нищо не се създава и нищо не се губи, всичко се трансформира"

Лавоазие

Първите няколко седмици на новия аквариум са решаващи за неговия успех. Преди да мислим за купуване на риби, които да пуснем в него, трябва да подготвим бъдещия им “дом”. Аквариумът е един миниатюрен жив свят, а да го създадем означава да осигурим такива условия, които ще позволят основните му обитатели да водят един здравословен живот в своя малък, затворен свят. Отпадъците от жизнената дейност на рибките, остатъците от храна и всичката останала органична материя, които се натрупват в аквариума, не могат да изчезнат просто така, като с вълшебна пръчица. Те се преработват от различни микроорганизми, като често в резултат на този процес се отделят токсични вещества. Но природата си “знае работата” – има създания, които се хранят точно с тези вещества, като ги разлагат до други съединения, които пък от своя страна могат да бъдат използвани от други микроорганизми. Една от най-важните за нас групи съединения, които възникват като резултат от това разлагане, са веществата на основата на азот. Процесът, при който те претърпяват постепенна трансформация, се нарича азотен цикъл.

Кой и как извършва тези трансформации? Правят го микроскопични същества, които се наричат нитрифициращи бактерии. Ролята им в природата е да разлагат азотните съединения. Когато създаваме нов аквариум, тези бактерии ги има в него, но в много малко количество – попаднали са във водата, дошли са с грунда и т. н. Затова е много важно през първите няколко седмици да направим така, че тази колония от бактерии да се умножи, докато достигне брой на бактериите, достатъчен, за да могат те да преработят отпадъците от рибите, които предстои да живеят в аквариума. Животът на рибките ни ще зависи от това дали ще успеем да създадем една добра колония от нитрифициращи бактерии. Този процес обикновено отнема между 2 и 6 седмици.

Нека се опитаме да разберем какво представлява азотният цикъл. Азотът (N) е химически елемент, който влиза в състава на две много важни групи от органични молекули – протеините и нуклеиновите киселини. Въпреки че се среща в голямо количество във въздуха, малко живи същества са в състояние да го усвоят във формата му на газ (N2). Само един обособен клас бактерии, основно Cianobacteria (които често биват наричани синьо-зелени водорасли) могат да усвоят N2, за да го използват за синтеза на съдържащи азот органични молекули. Тези бактерии се наричат азотни посредници. Те биват изяждани от други организми, които пък от своя страна стават храна на по-големи животни и така нататък, докато азотните съединения се разпространят из цялата екосистема.

Когато тези азотни съединения се освободят (при смърт на организма или част от него или пък чрез екскрементите му), те биват преработени от бактерии, които ги разлагат и един от основните продукти на това разлагане се явява газът амоняк (NH3). При контакт с вода амонякът формира амониев хидроксид (NH4OH), което пък е едно много токсично вещество и при висока концентрация има силен корозивен ефект. Амонякът е много опасен за рибите, като токсичността му зависи от температурата, pH-то и солеността на водата. Например колкото по-кисела е водата (с по-ниско pH), толкова амониевият хидроксид е по-малко отровен. По-високо pH пък означава по-опасен амоняк. За щастие това вещество се усвоява без проблем от бактерии, наречени Nitrosomonas, които при наличието на кислород трансформират амоняка в нитрит (NO2-), като по този начин получават енергия:

 

2 NH3 + 3 O2 ----> 2 HNO2 + 2 H2O + Енергия

 

HNO2 (азотиста киселина) също се разтваря във водата, като освобождава един нитритен йон (NO2-). Нитритът е още едно много токсично за растенията и животните съединение, но за щастие той не се натрупва във водата, защото бактериите, наречени Nitrobacter, го трансформират в нитрат (NO3-), като по този начин също печелят енергия чрез следната реакция:

 

2 HNO2 + O2 ----> 2 HNO3 + Енергия

 

Чак сега нашият азот, който започна като част от органични молекули, най-сетне придобива една доста по-слабо токсична форма. Като резултат от целия този процес нитратите започват бавно да се натрупват в аквариума. Разбира се, ние не трябва да им позволяваме да се натрупат в твърде големи количества, защото това може да доведе до прекомерен растеж на някои микроскопични водорасли, които ги използват за храна. За да избегнем това, трябва да правим редовни смени на част от водата и да засадим висши растения в аквариума си, тъй като те също използват нитратите за храна. Всъщност растенията се явяват и добър консуматор на амоняк, поради което са много полезни като средство да държим нивото на този токсин под контрол.

Нитрифициращите бактерии ще се закрепят на всяко място, където има достатъчно кислород (тъй като основната част от процеса на азотния цикъл е аеробна, т. е. осъществява се при наличието на кислород). Но колониите ще просперират там, където няма прекалено много светлина и където течението на водата няма да ги безпокои твърде много.

От гледна точка на акваристиката това е най-важната част от азотния цикъл, но той всъщност не свършва тук. Ако кислородът във водата намалее под определено ниво, нитратите могат да се преобразуват обратно в нитрити или (чрез процес, наречен денитрификация) да бъдат трансформирани в азотен газ (N2) от анаеробни бактерии, като така цикълът ще бъде вече напълно завършен.

Сега, когато вече знаем как действа азотният цикъл, можем по-добре да разберем какво да направим, за да може новият ни аквариум да осигури подходяща среда за нашите рибки. Процесът на създаване на колонии от тези бактерии се извършва сам, без външна намеса. Всичко, от което бактериите имат нужда, е източник на органична материя. След като веднъж аквариумът е напълнен с вода и филтрите са включени, трябва да добавим  амоняк, за да дадем начало на цикъла. Понякога в чешмяната вода се съдържа малко амоняк, но обикновено е по-добре ние да прибавим. Нека кажем още веднъж – добър начин да “започнем” един аквариум е да засадим висши растения. Техният метаболизъм, както и листата, които падат и изгниват, могат да осигурят нужния първоначално азот, като в същото време растенията не позволяват нивото на амоняка да се покачи твърде много. Можем също така да добавим и малко суха храна или мъничко парченце месо от риба или скарида. На пазара има също така и няколко търговски продукта, предназначени да стимулират азотния цикъл. Друга добра идея е да използваме грунд и/или вода от по-стар аквариум, в който вече има създаден азотен цикъл, стига разбира се да сме сигурни, че другият аквариум е “здрав”.

Друга често срещана практика е да използваме рибки, които да ускорят процеса - 2 или 3 здрави и непретенциозни риби (зебровидни данио например), които да живеят в аквариума по време на установяване на цикъла. Това обаче не е добро решение, защото по този начин подлагаме тези рибки на ненужен стрес. Идеалното решение е да си купим пълен комплект тестове за сладководен аквариум (за pH, амоняк, нитрити, нитрати) и да проследим последователното повишаване и понижаване на нивата на амоняка и нитритите (бел. пр. – това идеално решение е доста скъпо за нашите условия, но ако имаме търпение и направим необходимата подготовка, след 2-3 седмици можем да сме почти сигурни, че нивата на нитритите и амоняка са спаднали до допустимо ниво). Когато нивото на нитритите спадне до нула, след като веднъж се е покачило, аквариумът е готов да приеме рибки. Но дори и тогава те трябва да бъдат пускани в него постепенно, за да позволим на бактериите да се адаптират към увеличеното количество органични вещества, с които им се налага да се справят.

 

Превод и редакция: Боян Калинов

 

 

Информацията е ползвана от сайта: www.aquaportal.bg