Азотний цикл в акваріумі

Тим, хто планує встановити вдома акваріум з рибками обов'язково потрібно знати, що таке азотний цикл. Адже він є важливою умовою для розвитку в акві правильного балансу та біофільтрації. У статті не будемо наводити складні формули і терміни, що важко запам'ятовуються, що відбуваються в процесі. Спробуємо пояснити все доступною та зрозумілою мовою.

Азотний цикл в акварімумі

Кожен акваріуміст повинен створити в банку врівноважений балнс, щоб азот, присутній в акваріумі у вигляді аміаку (NH3) і фосфор, що потрапляє разом з кормом для гідробіонтів, споживалися рослинами, а надлишки органіки та нітратів (NO3) виводилися з акви з прополюванням та підмінами води . Якщо ж екосистема акваріума зможе переробляти поживні речовини, то з'являється надлишок органіки, нітратів і фосфатів. Тобто виникає дисбаланс N-P-K і в банку починає панувати водорості: в'єтнамка, чорна борода, ксенококус, нитчатка.

Для видалення з води аміаку (NH3) необхідна хороша біологічна фільтрація, а також правильний субстрат, в якому будуть рости бактерії, що нітрифікують. Щоб розібратися, як розкладається аміак (NH3) і як відбувається біологічна фільтрація, потрібно знати, що таке азотний цикл.

Азотний цикл є кругообігом аміаку, нітриту і нітрату в акваріумі. Називається він азотним, тому що у всіх елементах, що беруть участь у кругообігу, є азот. У кругообігу бере участь весь вміст банки: рослини, риби, корисні бактерії, не видимі нашому оку, креветки.

Через наявність у воді залишків корму, листів рослин, що гниють, продуктів життєдіяльності гідробіонтів воді зростає вміст отруйного амонію і аміаку (NH3).У природних умовах, щоб рибки не труїлися і не вмирали, амоній і аміак розкладаються спеціальними бактеріями на безпечніший нітрит, а через час на нітрат. Цей процес називається нітрифікація. Є ще один процес – це денітрифікація – це переробка бактеріями нітрату в нітрит та газоподібний азот (N2).

Нітрифікація. Перетворення: Аміак ➜ Нітрит ➜ Нітрат

Тепер давайте розглянемо докладніше, що відбувається у процесі азотного циклу з аміаком, нітритом і нітратом.

1. Аміак (NH3/NH4)

В усіх акваріумах є органічні речовини. У воду вони потрапляють із кормом, продуктами життєдіяльності живих істот, листочками рослин, що гниють. Ці речовини розпадаються на іонізований амоній (NH4) та неіонізований аміак (NH3). Для мешканців акваріуму амоній не становить шкоди, а ось аміак токсичний.

Перший етап нітрифікації. Аміак ➜ Нітрит.

У першому етапі беруть участь нітрифікуючі бактерії (Nitrosomonas bacteria). Вони переробляють аміак на нітрит (NO2). З'являються природним шляхом. Живуть у ґрунті та наповнювачах фільтра.

Щоб переробка аміаку в нітрат проходила швидше, необхідно подбати про виконання наступних пунктів:

• Кількість бактерій має бути більшою. Живуть вони на поверхні матеріалів, що фільтрують, тобто губка фільтра стане місцем проживання тільки малої частини необхідних бактерій. Тому краще використовувати зовнішній фільтр із спеціальними біо-наповнювачами. Площа поверхні наповнювача більша, ніж у губки.



• Хороша циркуляція води. Об'єм води, що прокачується фільтром, повинен бути вище 3-х об'ємів води на годину, якщо більше, то це ще краще.



• У воді має бути достатньо кисню.



• Комфортна температура води 25-30 градусів.



• Під час заміни води слідкуйте за тим, щоб температура води не знижувалася більш ніж на 2 градуси. Різка зміна температури призводить до порушення процесу нітрифікації.



• рН води має коливатись у межах 6,5-8,5.

2. Нітрит (NO2)

Нітрит не такий отруйний, як аміак, але теж негативно впливає на гідробіонтів.

Другий етап нітрифікації. Нітріт ➜ Нітрат

Нітрити переробляються нітрифікуючими бактеріями Nitrobacter. Після переробки нітрит перетворюється на кінцевий продукт азотного циклу - нітрат (NO3).

Бактерії Nitrobacter вибагливіші за бактерії Nitrosomonas. Промивання губки та біо-наповнювачів під проточною водою, велика підміна води у банку, використання ліків, висока концентрація аміаку пригнічують активність Nitrobacter. Через це в акваріумі підвищується концентрація нітритів, що негативно впливає на самопочуття риб.

Якщо в акваріумі процес нітрифікації відбувається як слід, то тести на вміст нітритів та аміаку покажуть нуль.

3. Нітрат (NO3)

Для мешканців акви нітрати стають небезпечними, лише якщо перевищують 50 мг/л. Щоб цього не допустити, необхідно регулярно замінювати воду.

Нітрати – це чудове джерело макродобрив для акваріумних рослин. У травниках живі рослини із задоволенням споживають нітрати.

Як бачите, азотний цикл – це процес, у якому біологічна система звільняється від отруйних сполук з урахуванням азоту.

Денітрифікація. Перетворення: Нітрат ➜ Газоподібний азот

Крім вище описаних бактерій, в акві є й інші бактерії. Це аеробні та анаеробні бактерії. Розглянемо кожну групу докладніше.

Аеробні бактерії живуть у верхній частині ґрунту. Для їхнього існування потрібен кисень. Аеробні бактерії переробляють амоній на нітрати.Площа ґрунту в банку невелика, тому бактерії селяться в біонаповнювачах.

Анаеробні бактерії живуть в середньому і нижньому шарі грунту. У кисні вони не потребують, необхідні для переробки нітрату в азот. Але використовуються вони акваріумістами рідко.

У першому ланцюжку азотного циклу нітрат – це не остаточний продукт розпаду аміаку. Він допомагає нітрифікуючим та анаеробним бактеріям отримувати кисень.

На малюнку, представленому нижче, можна побачити, як у акваріумі відбувається азотний цикл.

Схематичне зображення азотного циклу

Яка кількість часу потрібна на встановлення азотного циклу у свіжозапущеному акваріумі?

На становлення азотного циклу йде від 4 до 6 тижнів. Досить цього, щоб аміак почав перероблятися в нітрат.

Процес дозрівання біофільтра

На закінчення хочеться сказати наступне. Слова «запуск акваріума» і «становлення біологічної рівноваги» - це все одно і те саме і означає встановлення азотного циклу.

• Не перенаселяйте акваріум.



• Встановіть фільтр.



• Чи не перегодовуйте риб.



• Регулярно сифонте ґрунт і підмінюйте воду.



• Хімічні препарати та ліки використовуйте суворо за інструкцією і лише за необхідності.



• Знову куплених рибок обов'язково карантиньте.

Контролювати азотний цикл можна тестами на аміак, нітрит та нітрат. Найважливішим з них є тест на отруйний аміак.

Азотний цикл

Азотний цикл - Невід'ємна частина існування будь-якого акваріума. Під азотним циклом розуміється кругообіг аміаку, нітритів і нітратів. Беруть участь у ньому рослини, акваріумні жителі та бактерії, тобто. усі складові акваріумної біосистеми.

Що таке азот та звідки він береться в акваріумі?

Азот міститься в молекулах білків, пептидах, амінокислотах, хлорофілі, рибонуклеїнових кислотах, вітамінах і т.д. p align="justify"> Основним постачальником азоту в акваріумі є корм для риб, т.к. білка у складі корму зазвичай 40 – 50%. Після поїдання корму рибками виділяються екскременти та сечовина. Також джерелом азоту можуть бути інші органічні відходи, наприклад, відмерлі листя рослин. Вся ”органіка” переробляється гетеротрофними бактеріями, грибами, найпростішими, і азот із білків перетворюється на амінокислоти та інші складові, у тому числі амоній [NH4+]. Деяка частина амонію може бути засвоєна рослинами, кількість, що залишилася, піддається подальшим трансформаціям.

Відмінності між аміаком [NH3] та амонієм [NH4+]

Аміак у воді може бути присутнім у двох формах – як власне аміак [NH3] і як іон амонію [NH4+]. Аміак [NH3] – вкрай токсичний для риб, вже при утриманні його у воді близько 0.05% у риб виникає хронічне ураження зябер. Отруйність амонію [NH4+] суттєво нижча. Тобто якщо у воді є переважно амоній, то риби не отруяться, а от якщо буде така ж кількість аміаку, то результат швидше за все буде сумним.

Відсоткове співвідношення вмісту у воді аміаку та амонію безпосередньо залежить від рівня кислотності (рН) води. При рН = 6.5 вміст аміаку приблизно 0.1%. При рН = 7 - 0.5%. Далеко зі зростанням рН значення аміаку починає зростати в катастрофічних розмірах. При рН = 8 5%, а при рН = 8.4 вже 10%.При рН = 9 аміаку то, можливо вже й усі 40 – 50%.

Аміак окислюється до амонію при pH < 7

На діяльність нітрифікуючих бактерій, що окислюють аміак, впливає також температура води. Чим вище температура – ​​тим більша частка токсичного аміаку. При 28°С вдвічі більше токсичного аміаку, ніж при 20°С (при рівній pH).

Нітрифікація

Процес перетворення аміаку [NH3] → в нітрит [NO2-] → і надалі в нітрат [NO3-] називається процесом нітрифікації.

Бактерії, що беруть участь у процесі нітрифікації, можуть знаходитися в будь-якому місці водойми, але в акваріумі вони концентруються в основному в зовнішньому фільтрі, у верхньому шарі грунту та інших місцях з гарним перебігом: тут аеробні бактерії знаходять приплив поживних речовин та достатню концентрацію кисню.

Перетворення амонію надходить за допомогою бактерій роду Nitrosomonas і Nitrosococcus, які за достатньої наявності кисню у воді окислюють аміак до нітритів. Нітрифікуючі бактерії вимагають великої кількості кисню, тому ще називають аеробними. Щоб один міліграм амонію [NH4+] окислити до нітриту, потрібно 1,5 мг кисню. При цьому утворюється молекула [NO2-] (нітрит) + два іони водню [2H+] + молекула води [H2O] + енергіяяка власне і потрібна була бактеріям. Це унікальне окиснення можливе лише бактеріями. Нітрит трохи краще за аміак, але так само дуже отруйний. Допустима концентрація 0.1 мг/л, але не більше 0.2 мг/л, показання вище небезпечні життя риб.

Далі аеробні бактерії роду Nitrospira і Nitrobakter так само за участю кисню окислюють нітрити [NO2-] до нітратів [NO3-]. Тут кисню потрібно набагато менше – близько 0.5 мг. Нітрати значно менш токсичні (небезпечні, як правило, у концентрації від 50 мг/л), хоча у великих кількостях призводять до зниження імунітету, погіршення забарвлення та надалі до загибелі риби. Надмірна кількість нітратів видаляється з акваріума із простою заміною води. Не забувайте регулярно підмінювати воду в акваріумі!

Денітрифікація

Перетворення нітрату [NO3-] назад → в нітрит [NO2-] і далі → в газоподібний азот [N2] називається процесом денітрифікації.

Денітрифікація відбувається тільки в анаеробних, з нестачею кисню ділянках ґрунту, які зазвичай знаходяться на глибині понад 1 см. Денітрифікація – мікробне перетворення бактеріями роду Pseudomonas, Paracoccus або Bacillus. Нітрати [NO3-] зовсім не є кінцевим продуктом розкладання аміаку [NH3]. Вони використовуються анаеробними, денітрифікуючими бактеріями для вилучення кисню. Частина нітратів перетворюється анаеробними бактеріями назад у нітрити, які під час переробки окислюються до азоту [N2]. Якщо азот у разі не буде вжито корінням рослин, він розчиниться у питній воді і вивітриться у атмосферу.

Коріння рослин здатне доставляти кисень у ґрунт, запобігаючи його повній анаеробності. У субстраті із великого гравію взагалі не буде анаеробних умов. У субстраті, змішаному з гравію різного розміру найімовірніше утворюватимуться локальні безкисневі (анаеробні) зони денітрифікації.

Отруєння акваріумних риб аміаком, нітритами та нітратами

Симптоми отруєння аміаком:
• Нестача кисню та утруднення дихання
• Порушення координації рухів та спроби вистрибнути з води
• Потемніння забарвлення тіла
• Пошкодження зябер

Симптоми отруєння нітритами:
• Прискорене дихання – риби тримаються біля поверхні води і важко дихають
• Судоми, особливо у дрібних риб
• Тканини зябер замість нормального здорового яскраво-червоного кольору можуть набути зовсім іншого кольору – від фіолетового до коричневого.
• За кілька годин чи днів – залежно від витривалості цього виду – може наступити смерть

Симптоми отруєння нітратами:
• Рибки стають млявими
• Бліднуть зябра, настає задуха, що призводить до смерті рибки

Лікування:
Якщо сталося різкий стрибок аміаку чи нітритів, риб відразу ж треба пересадити у свіжу воду. При отруєнні нітратами може допомогти заміна акваріумної води із застосуванням акваріумної хімії (кондиціонерів). Обов'язково перевіряйте концентрацію всіх трьох параметрів в акваріумі, в який ви припускаєте запустити нових риб, за допомогою тестування і, якщо необхідно, негайно вживайте заходів щодо виправлення положення.

Профілактика:
Для запобігання отруєнням потрібно продумувати продуктивність фільтра + ємність акваріума + кількість риб + кількість корму, що дається рибам. Залишки їжі, мертвих риб та інші органічні відходи слід одразу видаляти з акваріума. Зниження вмісту всіх трьох параметрів в акваріумній воді забезпечується якісною фільтрацією та відповідним фільтруючим матеріалом (наповнювачі зовнішніх фільтрів для видалення NH3, NO2-, NO3-).

Це може бути цікаво!